含铅渣(FeO/SiO_2=1.6,CaO/SiO_2=0.6)的挥发动力学分析

高温下含铅渣中易挥发组分的挥发对其物理化学性能测定的准确性和冶炼过程顺行都至关重要。为揭示FeO/SiO_2=1.6、CaO/SiO_2=0.6的PbO-FeO-CaO-SiO_2-ZnO含铅渣系的高温挥发特性及PbO含量变化对该体系铅渣挥发特性的影响规律,采用热重—差热分析,建立了不同PbO含量的含铅渣高温挥发动力学模型;并结合挥发后渣化学元素、XRD检测及热力学计算,揭示铅渣高温挥发规律。结果表明:高温下该铅渣体系剧烈失重主要是含铅物质挥发所致。该体系不同含铅量渣挥发趋势一致,在700～1 450℃高温段挥发最显著。含40%PbO渣的挥发率最高达33.59%,这与挥发后渣900～1 100℃水淬物相几乎检测不到Pb_2ZnSi_2O_7、Pb_2FeSi_2O_7含铅相是一致的;高铅渣挥发本征动力学分析可知,FeO/SiO_2=1.6、CaO/SiO_2=0.6的PbO-FeOCaO-SiO_2-ZnO系含铅渣的高温挥发机理函数符合Avrami-Erofeev方程,挥发过程受PbO随机成核和随后气泡生长控制,在实际冶炼过程中控制铅渣的形核长大过程可抑制高铅渣的挥发率。     

铁矾渣侧吹熔炼渣型调控研究

某企业锌冶炼铁矾渣采用侧吹熔炼进行综合回收处理，其熔炼过程中熔渣渣型和性能控制是确保熔炼过程顺利进行、节能降耗的关键。基于铁矾渣剂熔剂的成分及物相组成，选择PbO-CaO-SiO2-FeO-ZnO为熔炼过程基本渣系，采用FactSage热力学软件绘制该渣系相图，结合相关炉渣性能测定实验，探索随FeO/SiO2比和CaO/SiO2比等的改变对炉渣物化性能的影响。结果表明，熔炼过程不添加其他熔剂条件下，炉渣中FeO/SiO2比在0.92~1.53的范围变化时，随着FeO/SiO2比增大，炉渣熔化温度增高，当FeO/SiO2比为0.92时炉渣熔点最低，为1338℃。CaO/SiO2比在0.3~0.8的范围变化时，随着CaO/SiO2比增大炉渣熔化温度呈现降低趋势，当CaO/SiO2比为0.78，炉渣熔点最低，为1385℃。对低熔点渣型进行黏度测定，可知在1500℃黏度均在0.5Pa·s以下，满足冶炼对流动性的要求。提出了添加CaO同时减少SiO2至CaO/SiO2比为0.78的优化调渣方案。调渣后渣中主要物相以磁铁矿和硅酸盐为主，有利于后续提铁。     

脱铜阳极泥熔炼高铅渣熔点“测不准”问题分析

脱铜阳极泥熔炼高铅渣在熔点测定过程中由于挥发会导致测定结果偏离“真值”（本文称为“测不准”）。本文以卡尔多炉工艺熔炼脱铜阳极泥的高铅渣为研究对象,尝试通过研究挥发机制预测升温过程的适时炉渣组成,进一步以适时炉渣组成与熔点测定值对应,以消除挥发的影响。采用FactSage7.1软件计算熔炼渣的熔点和挥发反应的热力学,用半球法测定熔化温度,利用TG热重分析仪测定渣样的失重变化规律。结果表明：高温下含铅渣挥发主要是PbO以及少量的Bi2O3、As4O6、TeO2、SeO2和Sb4O6挥发所导致的,在950~1200℃高温段挥发最明显,当PbO含量分别为14.52%、25.07%、28.75%和41.25%的铅渣挥发率分别为35.25%、49.48%、55.92%和58.39%。Factsage计算熔点值比半球点及流动温度实测偏高。对脱铜阳极泥熔炼高铅渣所测半球点温度和流动温度与适时炉渣成分（基于原始炉渣成分及挥发失重的测算）对应,得到更接近“真值”的新成分-熔点的对应关系。     

含铅固废协同冶炼过程PbO-CaO-SiO2-Fe2O3-ZnO五元渣系相平衡研究

在1 000~1 250 ℃范围内,采用高温平衡-淬冷-EDS方法研究了含铅固废协同冶炼过程PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO五元渣系在空气气氛下的相平衡规律。研究结果表明,渣中存在的主要物相有尖晶石(Zn_xFe_3-yO_4+z)、红锌矿(ZnO)、黄长石(Pb_vCa_2-vZn_wSi₂O₇)、赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁铅矿(PbFe₁₀O₁₆)和硅钙石(Ca_2-tPb_tSiO₄)。在1 250 ℃、1 200 ℃、1 170 ℃、1 130 ℃和1 100 ℃下,PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO体系的液相点分布测试结果与MTDATA6.0软件模拟液相线基本吻合。在1 000~1 250 ℃范围内,随着结晶过程的进行,PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO体系液相成分中Fe₂O₃含量从16.83%减少到7.67%,ZnO含量从7.62%减少到2.98%,(PbO+CaO+SiO₂)含量从75.55%增加到89.36%。     

铜冶炼渣中铁的生物炭深度还原—磁选回收试验

铜冶炼渣中铁含量达30%~40%,但铁元素主要以铁橄榄石的形式存在,采用传统方法难以回收利用。以可再生生物炭为还原剂,通过深度还原—磁选回收铜冶炼渣中的铁,考察了还原条件对铜冶炼渣深度还原的影响。当还原温度为1 200 ℃、还原时间为75 min、CaO用量10%、碳氧摩尔比为1.5时,深度还原产品的金属化率达到86.83%,经过磨矿磁选可获得铁品位为62.84%、回收率为81.92%的磁选精矿。铜冶炼渣中主要含铁矿物有Fe2SiO4、Fe3O4及少量的Fe2O3,其还原过程为Fe2SiO4→FeO→Fe、Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe,得到的金属铁逐渐聚集长大最终形成有利于磁选分离的金属铁颗粒。     

采用富氧底吹熔炼技术处理废铅酸蓄电池生产再生铅的生产实践

对富氧底吹熔炼处理废旧铅酸蓄电池回收再生铅工艺进行了研究。通过工业生产实践,得出将废旧铅酸蓄电池与铅精矿经过配料一起入炉熔炼,确保铅品位在45%~50%之间,硫含量在16%~18%之间,控制渣中FeO/SiO2=1.4~1.7,CaO/SiO2=0.4~0.7,熔炼效果好,铅硫回收率高,资源得以综合回收,是一种节能、降耗、环境友好的再生铅清洁生产新工艺。     

铝酸钠溶液中水合硅酸钙的形成条件

针对铝酸钠溶液除硅过程 ,研究苛性比、碱浓度、配钙量、温度等对水合硅酸钙形成的影响规律。结果表明 ,在常压下除硅 ,难以形成水合硅酸钙。在高温下除硅 ,苛性比增大或碱浓度降低有利于水合硅酸钙的形成。合适的配钙量为CaO/SiO2分子比 1 5左右。当CaO/SiO2 =1时 ,除硅渣主要物相是水合硅酸钙 6CaO·6SiO2 ·H2 O和 3CaO·3SiO2 ·H2 O ,而当CaO/SiO2 为 2时 ,还有 2CaO·SiO2 ·2～ 4H2 O生成。     

基于共存理论的废线路板火法熔炼渣-铜平衡研究

基于炉渣结构离子分子共存理论,结合高温熔炼实验,研究了废线路板熔炼过程中铜、锡及铅在渣-铜平衡中的分配规律。以石灰为添加剂的废线路板混合料火法熔炼,其熔渣为CaO-SiO₂-Al₂O₃-FeO四元渣系。结果表明,使用熔渣结构离子分子共存理论,能较好表征该渣系组元的活度; 渣中FeO活度随着CaO含量增加先减小后增大,随着FeO含量增加而增大。渣中铜、锡及铅含量与渣中FeO活度成正比; 渣中铜、锡及铅含量随着碱度增加先降低后增加,随着FeO含量增加而增加。通过控制熔渣碱度(CaO/SiO₂)0.6~1.2、FeO含量15%~24%,可有效提高熔炼效果,使渣中铜含量低于0.7%、锡含量低于0.2%、铅含量低于0.2%。     

含铅固废还原固硫混合熔炼工艺研究

为解决湿法炼锌渣和废铅酸蓄电池铅膏等含铅固废难以经济有效回收利用的难题, 提出了一种含铅固废还原固硫混合熔炼新工艺。采用单因素试验分别考查了还原剂配比、碳酸钠配比、设定铁硅比FeO/SiO₂和钙硅比CaO/SiO₂等因素对熔炼效果的影响, 获得的最佳工艺条件为: 还原剂配比10%、Na₂CO₃用量4%、设定铁硅比1.4、钙硅比0.5, 在此条件下, 铅平均直收率为91.98%、渣含铅0.68%、锍含铅4.33%, 综合固硫率82.47%。该工艺流程短、清洁高效, 可实现一步炼铅和固硫熔炼。     

铜渣贫化的选择性还原过程

借助于金相分析、SEM和EDX等方法,研究炼铜炉渣加炭粉、通惰性气体搅拌选择性还原贫化过程。结果表明,通过选择性贫化过程,渣中残余铜含量可由5％降低到0．35％以下。随气体搅动时间延长,渣中Fe3O4含量降低,二价铁含量增加,有效地降低了渣黏度．促进冰铜滴沉降。在还原过程中,渣中Fe3O4含量逐渐降低,渣中主要存在的相组成为残余磁性氧化铁、(FeO)2·SiO2及FeO·CaO·SiO2的连续固溶体。每1kg铜渣配人17g炭粉既可满足还原反应要求。     

机械研磨-煅烧制备SiO_2微球/TiO_2复合颜料试验研究

采用搅拌磨中二氧化硅微球(MS-SiO_2)和偏钛酸(TiO_2·n H2O)湿法研磨、研磨产物煅烧方式制备了MS-SiO_2/TiO_2复合颜料,对制备过程的主要影响因素进行考察和优化,对其结构和性能进行表征。结果表明,MS-SiO_2/TiO_2·n H2O共混研磨过程固含量、机械力、p H值和产物煅烧温度对MS-SiO_2/TiO_2复合颜料性能有显著影响。MS-SiO_2/TiO_2中SiO_2颗粒均匀包覆在MS-SiO_2表面,SiO_2主要为金红石相;MS-SiO_2/TiO_2具有和钛白粉相当的颜料性能。     

粉末冶金法制备Cu/SiO2纳米复合材料的组织与性能

采用粉末冶金法制备Cu／SiO2纳米复合材料，研究SiO2含量对复合材料性能的影响。结果表明，在烧结过程中．Cu／SiO2复合材料的体积收缩。密度增加，并且随SiO2含量提高，Cu／SiO2纳米复合材料的电导率降低，维氏硬度和机械性能明显升高。退火温度曲线表明，Cu／SiO2复合材料的软化温度为750℃，高于纯铜的软化温度150℃，具有很好的热稳定性。     

熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金的热力学分析

以熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金为研究对象,通过热力学计算,分析了TiO2/SiO2在直接电解还原过程中可能的反应路径。结果表明,TiO2和SiO2的电脱氧反应倾向于TiO2在单质Si基础上电解还原得到TiSi2,以及SiO2在单质Ti基础上得到Ti5Si3合金。中间产物CaTiO3和CaSiO3稳定,较难被还原。增大熔盐中O2-的活度有利于降低CaTiO3和CaSiO3的分解电压。CaTiO3在电脱氧后优先与Si反应生成TiSi2,CaSiO3在电脱氧后优先与Ti反应直接生成Ti5Si3。     

纳米孔二氧化硅绝热材料的研究

纳米孔SiO2绝热材料因其低密度、低导热率和耐高温等优良特性引起了越来越多的关注.本文采用气相法二氧化硅、玻璃纤维和纳米TiO2为主要原料制备了二氧化硅纳米孔超级绝热材料.研究了气相法二氧化硅比表面积、玻璃纤维长度和纳米TiO2粒径及其掺加量对纳米孔SiO2绝热材料导热性能的影响.结果表明:最佳的纳米孔SiO2绝热材料特性可以通过调整上述三个因素获得,材料的热导率在200℃和900℃时分别为0.037W/m·K和0.067W/m·K.     

La3+-TiO2/SiO2复合纳米粉光催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同La3 掺杂量的TiO2/SiO2复合光催化剂,通过TG/DTA、 XRD、 SEM、 UV-vis以及比表面仪等技术表征了这些纳米粉的物化性质及微观结构,并研究了其对亚甲基蓝紫外光照射降解的光催化活性.结果表明:La3 -TiO2/SiO2前驱体经500℃煅烧2h后,得到锐钛矿型氧化钛复合光催化剂.当La3 掺杂量不超过4%(摩尔百分比,下同)时,随着La3 掺杂量增多,复合粒子的尺寸减小,比表面积增大,紫外可见吸收光谱红移.La3 最佳掺杂量为4%,此时所形成的La3 -TiO2/SiO2光催化剂分散性好、尺寸分布较窄,经150min光照后对亚甲基蓝的降解率达76%,比未掺杂La3 的TiO2/SiO2的降解率提高了16%.     

TiO2/SiO2复合膜光催化降解DDNP废水试验研究

采用液相沉积法在煤矸石烧结滤料表面制备了TiO₂/SiO₂ 复合膜,研究了TiO₂/SiO₂ 复合膜对淮南某化工厂DDNP废水的光催化降解效果。试验结果表明：在将废水稀释20倍（COD_Cr为318 mg/L,色度为3 750倍）,使废水初始pH为3,投加占废水体积0.9%的双氧水,以及光照的同时辅之以曝气条件下,用TiO₂/SiO₂复合膜对废水光催化降解1 h,废水脱色率和COD_Cr下降率分别达到75.54%和61.51%,效果比较理想。     

镍渣提铁及熔渣制备微晶玻璃的研究

以金川闪速炉镍渣为主要原料提铁及采用浇铸工艺制备熔渣微晶玻璃,获得了可用于炼钢的生铁原料和建筑装饰用微晶玻璃。利用正交试验设计方法探讨了不同原料配比组成条件下,渣铁分离和熔渣微晶玻璃晶化的效果,确定了可用于工业试验的最佳原料配比： 镍渣77.0%,氧化铝粉3.4%,生石灰12.6%,萤石5.0%,氧化钠2.0 %,焦炭5.5%。通过X射线衍射分析、物理化学性能测试、光学显微分析等手段确定了微晶玻璃的物相组成及性能特征。     

微波作用下温度对白云鄂博稀土铁矿固氟效率的影响

针对白云鄂博稀土铁矿在“选冶”过程中的固氟问题,以白云鄂博稀土铁矿为原料,通过XRD、化学检测、单因素实验以及红外光谱拟合分析法,研究了在微波作用下碳酸氢钠在不同温度下的固氟效果。实验结果表明最佳固氟温度条件为： 973.1K,在碳酸氢钠占比40%、焙烧恒温时间60min时可获得固氟率最高为83.49%；利用傅里叶红外光谱以及二阶导光谱法定量分析焙烧固氟矿物,结果表明：随焙烧温度的升高,氟化钠的吸收峰峰峰面积呈现递增趋势,温度873.1K、973.1 K分别与773.1 K相比增加了109.27%、120.16%,在973.1K焙烧温度下的氟化物含量较多且有稳定的红外吸收峰；同时,加入钠剂的固氟宏观反应过程符合Avrami-Erofeev动力学模型,属于随机成核及随后生长的化学反应控制,表观活化能为58.19 KJ/mol。该实验结论,对于开发白云鄂博稀土铁矿绿色回收工艺,具有参考研究价值。     

铁矿石中二氧化硅含量的快速测定

将铁矿石试样用NaOH+Na₂O₂混合熔剂分解,再用稀盐酸浸取,使硅成硅酸状态,然后采用硅钼蓝分光光度法测定二氧化硅的含量。该方法简便、准确、可靠,实现了铁矿石中常量硅的快速测定,能够很好地适应选矿过程控制的需要。