红土镍矿高温硫化熔炼镍锍EI北大核心CSCD

本文通过热力学分析,揭示了红土镍矿硫化熔炼低镍锍过程物相演变规律,阐明了硫化熔炼过程机理。结果表明:在一定硫化熔炼条件下,红土镍矿中镍氧化物转变历程为NiO→Ni→Ni_(3)S_(2),钴氧化物转变历程为CoO→Co→Co_(9)S_(8),铁氧化物转变途径为Fe_(2)O_(3)→Fe_(3)O_(4)→FeO→FeS或Fe_(2)O_(3)→Fe_(3)O_(4)→FeO→Fe→FeS;金属与S亲和力强弱顺序为Ni≈Fe>Co;金属与O亲和力强弱顺序为Fe>Co>Ni。由理论计算可知:在硫化熔炼过程中,当硫磺添加量为矿料质量的2%、碳添加量为矿料质量的4%时,产出镍锍品位为21.45%,镍、钴回收率分别为99.43%、87.58%,硫直接利用率为62.68%。目前,红土镍矿高温硫化熔炼镍锍,已初步实现工业应用,与常规RKEF技术相比,过程绿色低碳,是具有里程碑意义的技术变革。     

铜阳极泥典型处理工艺研究进展EI北大核心CSCD

铜阳极泥含Au、Ag、Se、Te、Cu等多种有价金属,高效回收其中的稀贵金属不仅可实现资源综合利用,而且可产生显著的社会经济效益。目前,铜阳极泥传统处理工艺存在环境污染大、金属回收率低等问题,卡尔多炉工艺是解决问题的有效途径。卡尔多炉工艺是铜阳极泥典型处理工艺,本文系统介绍了其原理和方法,重点阐述了阳极泥预处理、卡尔多炉熔炼及金银合金电解的工艺特点。针对卡尔多炉熔炼周期长、稀贵金属分离提纯工艺复杂及回收率低等问题,在综合国内外先进技术及最新科研成果的基础上,总结出阳极泥预处理工艺优化、熔炼效率提升及稀贵金属强化回收的优化措施。     

典型有色金属冶炼过程热力学模拟的研究进展

热力学模拟研究方法在冶金领域的应用越来越广泛,能够较好地研究火法冶金中涉及到的高温复杂化学反应。铜、铅冶炼过程主要以火法冶金为主,涉及反应大多是高温、多相、多组分的复杂化学反应,寻常的试验手段很难对反应机理进行研究。而热力学模拟方法通过模拟冶金过程反应,分析其热力学行为,明晰反应机理,提高企业生产效率,对实际生产过程进行理论指导。系统介绍了热力学模型及其算法的发展以及国内外研发的热力学模拟软件,重点介绍了热力学模拟在铜、铅冶炼过程中的研究现状,并对未来发展前景做出展望。     

大型氧气底吹炉熔池数值模拟及工艺参数优化

底吹炉大型化是目前氧气底吹炼铜技术重要发展趋势,但大型底吹炉熔池搅拌状况不明晰。以某企业大型氧气底吹炉为研究对象,建立大型底吹炉等效简化模型。分析了大型化底吹炉“准稳态”过程,探究大型底吹炉熔池流动状况,选定熔池气含率、熔体平均速度和湍动能作为大型氧气底吹熔池状态评价指标,研究了渣层厚度、喷吹流量、氧枪夹角对熔池流动的影响。结果表明,在渣层厚度65~70 cm、喷吹流量控制在0.60~0.65 kg/s、氧枪夹角达到30°~40°条件下,熔池搅拌情况较好。     

二噁英的生成及防治研究现状

二噁英是一系列氯代芳香烃类化合物的总称,有剧毒,是世界上已知毒性最强的污染物之一。二噁英无论是对人体还是对环境都有很大的危害性,有色冶金行业、垃圾焚烧等多个领域都可生成,尤其是在垃圾焚烧领域,其生成量巨大,因此有效抑制二噁英的产生尤为重要。综述了二噁英在这些领域中不同阶段的生成机理,分析了二噁英生成所必需的条件,总结了预处理、强化燃烧过程等减少二噁英生成的方法,以及活性炭吸附、催化分解等二噁英生成后的处理手段,通过这些防治方法可有效减少二噁英的排放。控制二噁英的排放,对二噁英进行回收利用,实现绿色环保、资源循环,将是未来研究的重点。      

线性热反馈控制的两变量放热化学模型的非线性分析

研究了具有平方自催化反应机制的两变量放热化学反应模型．在所研究的模型中加入了一个线性热反馈装置,通过这个内部的装置来调节反应物的浓度,控制反应的进行．研究结果表明,线性热反馈装置可以控制化学振荡的产生．浓度和热反馈控制之间的关系对反应历程具有决定作用．ｍ０相同,控制温度θｃ取值不同时,获得相同的化学状态所需要的增益系数ｍ１是不同的．适当的选择控制温度和增益系数,可使化学反应在预定的条件下进行,消除化工生产中不希望出现的极限环现象．     

氧气底吹熔池熔炼过程气泡生长行为仿真研究

采用CFD商业软件ANSYS Fluent中VOF多相流模型研究底吹氧气底吹熔池熔炼过程中气泡的生长行为,并研究单气泡在水中的生长破裂行为;在此基础上,再通过底吹炉熔池内部单氧枪的纵切面进行二维数值模拟,分析了熔池内部相分布、气泡的形状、生长频率、直径,以及变形、融合、破裂等过程。结果表明:水中的气泡直径越小、位置越深,停留时间越长。氧枪口处的初始气泡直径为400 mm左右,气泡生成频率约为4 Hz;稳定状态下熔池内部气泡直径分布符合Boltzmann函数分布,直径为0～100 mm的气泡数量占比80%左右;气泡破裂时间比气泡融合时间短,因此气泡更容易破裂,气泡融合后再破裂会搅拌熔体,加强传质传热效果。     

氧气底吹炼铜模拟软件SKSSIM开发与应用

基于Gibbs自由能最小原理和氧气底吹炼铜工艺特性建立多相平衡热力学模型，设计针对该模型的改进粒子群求解算法，并对氧气底吹炼铜计算机模拟软件(SKSSIM)进行开发.模拟计算氧气底吹炼铜稳定工况下元素分配行为，并与实际生产数据相对比.结果表明:铜锍中Cu, Fe, S, SiO₂含量计算值与生产数据的相对误差分别为0.65 %, 13.04 %, 0.79 %, 39.22 %; 炉渣中Cu, Fe, S, SiO₂含量计算值与生产数据的相对误差分别为7.28 %, 1.20 %, 15.12 %, 0.24 %; As在三相(冰铜、炉渣、气相)中的分配系数分别为0.062、0.110、0.828;Sb的分配系数分别为0.125、0.723、0.152;Bi的分配系数分别为0.188、0.113、0.700;Pb的分配系数分别为0.567、0.234、0.199;Zn的分配系数分别为0.173、0.665、0.162，证明了模拟软件的可靠性，并具有一定的实际应用价值.      

铜富氧底吹熔池熔炼过程机理及多相界面行为

通过深入分析铜富氧底吹熔池熔炼过程,结合铜冶金过程相关理论,构建了底吹熔炼体系机理模型.该模型在反应区沿纵向分为7个功能层,分别为烟气层、矿料分解过渡层、渣层、造渣过渡层、造锍过渡层、弱氧化层和强氧化层;炉内沿横向分为反应区、分离过渡区和液相澄清区3个功能区;各层/区分别承担不同的功能,构成一个有机整体,在熔体流场作用下,体系中多相多组元如CuFeS2、FeS2、Cu2S、FeS、2FeO·SiO2、Cu2O、FeO、Fe3O4、SO2、H2O、N2、S2等因物化性质差异,通过层/区间的界面进行快速传质行为;底吹熔炼体系处于动态的非稳态相平衡状态,氧势-硫势在炉内纵向及横向方向上均有梯度变化,通过合理控制不同层/区的氧势-硫势大小,可强化反应过程,进一步提升底吹炉熔炼能力.     

砷铅高杂铜锍富氧强化吹炼机理研究及工艺优化

砷铜锍(Cu₃As)、铅铜锍(Cu₂S、PbS)是粗铅精炼除铜渣熔炼副产物,属于毒性危险废物。本文提出富氧底吹强化吹炼法处理砷铜锍、铅铜锍,富集回收Cu和分离脱除Pb、As。通过热力学计算,阐明了Cu、Pb、As吹炼反应机理及元素物相演变规律,确定吹炼优化条件,并开展工业生产。结果表明：1250℃下,砷铜锍、铅铜锍富氧底吹强化吹炼经氧化、还原两阶段产出粗铜、吹炼渣及烟气。粗铜中Cu、As含量(质量分数)分别为93.94%、3.85%;原料中60.42%Cu富集至粗铜,27.43%Cu损失于吹炼渣;Pb在吹炼渣、烟气的分配率分别达到82.77%、17.22%;As在烟气和吹炼渣的分配率达89.46%。砷铜锍、铅铜锍富氧底吹强化吹炼实现了Cu向粗铜中定向富集,并将Pb、As脱除至吹炼渣和烟气,可用于含砷复杂资源高效处理。