铜闪速熔炼过程参数预测模型

针对铜闪速炉的冰铜温度、冰铜品位与渣中铁硅比的预测问题，提出了一个基于模糊神经网络的预测模型。仿真结果表明，该模型的预测精度较高，可以较准确地反映冰铜温度、冰铜品位与渣中铁硅比的变化趋势，为生产操作提供有益的指导。     

高砷锑氧粉和砷碱渣共焙烧过程中砷锑迁移转化机理

采用以废治废的思路,以砷碱渣为碱源加入到高砷锑氧粉中共焙烧,通过研究挥发气氛、烟尘及焙烧渣中组成成分和As、Sb含量,分析As、Sb转化迁移机理。研究表明,高砷锑氧粉和砷碱渣的共焙烧,能显著减少砷、锑的挥发;当高砷锑氧粉和砷碱渣的质量配比为1∶1时,砷的固化率由10%提高到85%;砷主要以Na₃AsO₄、NaAsO₂、As₂O₅的形式固定在焙烧渣中,锑主要以NaSbO₃、NaSbO₂的形式固定在焙烧渣中。     

高炉铁水降硅的实验研究

从理论上分析了降低铁水中硅含量的三个途径:控制硅源;降低滴落带的高度;增加炉缸渣中的氧化性.在实验室进行了降低铁水中硅含量的实验,得到了铁水中硅含量的影响因素:提高二元碱度有利于降硅;增加渣中氧化物可降低SiO₂的活度有利于降硅;Al₂O₃和SiO₂不利于降硅;冶炼时焦炭中SiO₂的挥发量随温度的升高而增多,使铁水中硅含量增加;随着滴落带高度的增加,铁水中硅含量不断增加.根据实验室研究针对唐山建龙公司高炉特点提出降低铁水中硅含量的措施,降硅效果明显,铁水中硅的质量分数由原来的0.55%左右降到了0.40%左右.     

温度对粉煤灰-硫酸渣共还原制备铁硅合金过程的影响

本文以粉煤灰和硫酸渣为研究对象,采用热力学分析及高温试验探索粉煤灰-硫酸渣固废体系协同共还原制备铁硅合金的共还原机理,以及焙烧温度对还原产物微观结构演变特征及物相转化规律的影响。结果表明：铁硅合金内存在多种物相组成,硫酸渣主要物相有助于促进粉煤灰中莫来石相和石英相还原。XRD分析表明,当还原温度为1 150、1 200℃时,焙烧产品中合金相主要为Fe₃Si;超过1 250℃后Fe₃Si相完全消失;在1 300～1 400℃温度区间,铁硅合金主要以Fe₅Si₃相存在。SEM-EDS分析表明,铁硅合金颗粒呈球形,当反应温度为1 150℃时,表面有着大小不一致的含铝、硅、氧凸包;当反应温度为1 250℃时,铁硅合金表面的凸包颗粒尺寸变小;当反应温度提高到1 350℃时,铁硅合金表面凸包尺寸更为细小,数量明显减少。本文研究成果可为其他共还原因素对粉煤灰与硫酸渣共还原体系的影响提供指导,继而为实现粉煤灰与硫酸渣固废体系的全资源化利用奠定基础。     

硫化砷渣表面改性-水泥固化试验研究

将硫化砷渣与CaO混合,分别用空气和双氧水对其氧化,考察硫化砷渣与CaO反应的钙化效果。XRD分析证明Ca₃(AsO₄)₂·11H₂O、CaO·As₂O₅·SO₂、CaHAsO₄·H₂O的生成。用少量双氧水仅对硫化砷颗粒表面进行氧化,表面被氧化的硫化砷颗粒与氧化钙生成砷酸钙层,这种表面改性的硫化砷渣用水泥固化的方法进行砷的稳定性处理,水泥固化体砷的浸出浓度最低可达0.63 mg/L,低于GB 18598-2019《危险废物填埋污染控制标准》中砷浸出浓度1.2 mg/L的填埋限值。     

富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺杂质元素行为

通过对富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺过程的生产数据进行整理,计算得出了铁、锌、铅和砷在整个系统的分布率。通过XRD、SEM/EDS等测试手段,对冰铜、熔炼渣和吹炼渣等部分中间产物的物相组成和微观结构进行了表征。综合分析了主要杂质元素铁、锌、铅和砷在富氧侧吹熔炼-多枪顶吹吹炼炼铜工艺中的分布行为规律。结果表明,铁主要以铁橄榄石、铁酸锌、铁酸铜等形式分布于炉渣中,锌绝大部分也会造渣并以铁酸锌的形式进入炉渣,即大部分铁和锌能在炉渣中直接开路除去;而大部分铅和砷进入炉渣和烟尘中,可通过渣的形式及挥发机理脱除和回收,但还有相当数量的铅和砷会残留于粗铜中,只能在后续电解工序中脱除。总结了这几种杂质元素减量化控制的有效方法和途径,为铜冶炼过程中杂质元素的综合处理和稳定生产提供了参考。     

水热臭葱石固砷过程Na+和K+的影响

水热臭葱石沉砷体系中Na⁺、K⁺碱金属离子对沉砷渣物相组成影响显著,Fe(Ⅲ)与As(Ⅴ)共沉淀生成臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)、次水合砷酸铁(FeAsO₄·0.75H₂O)砷铁共沉淀物,同时Fe(Ⅲ)还以黄钠铁矾(NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆)、黄钾铁矾(KFe₃(SO₄)₂(OH)₆)、碱式硫酸铁(Fe(OH)SO₄)形态竞争析出,从而影响沉砷渣的稳定性。在Na₂SO₄-(K₂SO₄)-FeSO₄-H₃AsO₄-H₂O体系中研究了Na⁺、K⁺     

某高品位铜精矿一步炼铜试验研究

一步炼铜技术具有流程短、绿色节能等优势,符合当前碳中和的发展方向。以某高品位铜精矿为原料,采用一步炼铜技术进行处理,考察了吹炼时间、保温时间、钙硅比等因素对铜直收率的影响,初步探讨了其作用机制。结果表明：最佳渣相成分为Fe/SiO₂=0.30,CaO/SiO₂=0.58;在冶炼温度1 300℃时,以吹炼风流速0.4 L/min向60 g熔体中喷吹34 min 70%的富氧空气,随后静置沉降120 min获得粗铜,铜直收率为91.65%;随着CaO添加量的升高,会生成高熔点的钙铝硅酸盐,使渣含铜升高;渣黏度为1.8 Pa·s,渣中铜主要以金属铜和白冰铜的形式夹带损失。     

铜闪速熔炼炉渣中铁橄榄石相固砷机制研究

铜冶炼炉渣含有大量的铁橄榄石相,在闪速熔炼过程中具有较高的固砷潜力。为了厘清铁橄榄石在闪速炉中的固砷条件,以Fe,Fe₂O₃,SiO₂和CaHAsO₄为原料通过高温烧结过程研究铁橄榄石的形成过程,探讨了气氛和温度对铁橄榄石固砷行为的影响。采用X射线荧光光谱(XRF)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等手段对炉渣和烧结试样的成分、物相、形貌和元素化学状态进行表征,同时采用毒性浸出试验(TCLP)和第一性原理分析铁橄榄石固砷的稳定性。结果表明,Ar下烧结产物为铁橄榄石相,且当烧结温度从1000℃升高至1300℃时,铁橄榄石的砷浸出浓度从131.4 mg·L^-1降低到3.563 mg·L^-1,砷浸出率从35.04%降低到0.19%,展现出比氧化烧结后的Fe_3-xSi_xO₄相更高的固砷稳定性。XPS结果表明,空气...     

贫化电炉渣的物质组成考查

贫化电炉渣的相组成较简单,其中铜元素以六种颜色的冰铜、白冰铜和金属铜形式存在,常呈单色相和多色相,冰铜颗料及冰铜和白冰铜混合颗粒,不均匀地嵌布于玻璃质铁硅酸盐相中.形状多为园粒状,椭圆粒状,不规则状,粒度约81%为—0.02mm.铁元素以铁硅酸盐相和碱性铁氧化相形式存在.铁硅酸盐分为结晶质和玻璃质相似定向相间分布,构成条带状.     

综合炉料熔滴行为的影响机制与预测模型的构建

利用FactSage软件，模拟计算了综合炉料熔融过程中生成的矿物质各相态组成，得出综合炉料在该温度下的渣铁比，通过绘制综合炉料渣铁含量比与温度的关系图，构建了炉料渣相生成温度、渣相完全熔化温度、渣相温度区间、易熔难熔物交接温度四种新的表征综合炉料的熔滴性能。从热力学角度分析MgO/Al₂O₃、碱度、还原度对综合炉料熔滴性能的影响机理，发现综合炉料MgO/Al₂O₃增加和还原度提高，其综合炉料熔滴性能提高，适当的碱度有利于改善综合炉料的熔滴特性。在此基础上开展了机器学习模型建立，发现基于SVM算法构建的模型能对综合炉料熔滴性能实现较好的预测效果，模型预测渣相生成温度时RMSE为2.38、R²为0.87;预测渣相完全熔化温度时RMSE为2.32、R²为0.97。     

温度对铁矾渣内配煤球团抗压强度及其物相变化的影响

在铁矾渣、还原煤、水质量比为100∶25∶35条件下,进行了温度对铁矾渣内配煤球团抗压强度及其物相变化的影响研究。结果表明:温度对铁矾渣内配煤球团抗压强度、物相变化具有重要影响。当温度<700℃时,球团的抗压强度较低,球团中挥发性物相分解生成了Fe₂O₃、PbSO₄及6MgO·Al₂O₃等中间物相;而当温度>700℃时,球团的抗压强度迅速增大,球团中新生成的中间物相Fe₂O₃、PbSO₄及原有物相ZnFe₂O₄、CaSO₄发生还原反应,生成挥发性的Pb、Zn、S和FeS、MFe、CaS等最终物相;球团物相变化的过程伴随着球团抗压强度和外观颜色的变化、球团体积的收缩;在温度为1 200℃(恒温90 min)时,球团中Pb、Zn、S的挥发率分别为95.84%、98.83%和70.04%,借此可实现铁矾渣中有价金属Pb、Zn的回收。     

低品位铅冰铜硫酸氧化浸出动力学

采用H₂SO₄-H₂O₂体系对低品位铅冰铜进行了氧化浸出研究,利用ICP、XRF、粒度分析、XRD和SEM-EDS等手段对铅冰铜进行了物质组成研究,并分析了浸出动力学过程。结果表明：在初始硫酸浓度210 g/L、浸出温度70℃、搅拌速度400 r/min、过氧化氢与铅冰铜的质量比5、浸出时间180 min和液固比11的条件下,铜浸出率可达90.69%。动力学分析表明,低品位铅冰铜的硫酸氧化浸出过程符合未反应收缩核模型,反应活化能为9.67 kJ/mol,浸出过程受扩散控制。     

稀贵萃余液高结晶臭葱石除砷研究

化学沉淀法处理含砷废水,产物沉砷渣通常不稳定,易导致砷泄露,对环境造成严重的危害。采用沉砷率高、固砷渣稳定的低温常压臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)沉砷法进行除砷,并研究了初始pH、Fe/As摩尔比、Fe₂(SO₄)₃滴加速率对As、Fe去除率,FeAsO₄·2H₂O结晶度,形貌和浸出毒性的影响。结果表明：初始pH和Fe/As摩尔比的升高有利于沉砷率的提高,但会导致沉砷渣中FeAsO₄·2H₂O结晶度和含量下降。提高Fe₂(SO₄)₃滴加速率有利于反应效率,但不利于FeAsO₄·2H₂O的纯度。在初始pH为1.5,Fe/As摩尔比为1.5,Fe₂(SO₄)₃滴加速率为40 mL/h以及滴加时间为1.125 h的条件下,...     

熔融还原法镍渣炼铁的热力学与动力学

利用熔融还原法进行了闪速炉水淬镍渣提铁的实验研究,探讨了熔渣二元碱度、反应温度和反应时间对提铁效果的影响.XRD测试结果表明水淬镍渣由正硅酸铁FeO·SiO₂和玻璃态物质组成.镍渣中的氧化铁主要以FeO·SiO₂的形式存在,通过常规的选矿方法很难实现铁氧化物的富集,故采用熔融还原方法进行镍渣提铁实验.实验结果表明增加配合料中CaO的加入量、提高反应温度以及延长熔制时间都能不同程度地提高镍渣中铁的还原率.通过比较1450~1600℃范围内各反应温度下不同类型还原反应的Gibbs自由能,镍渣熔融还原过程的主要反应形式为(FeO)+C_(S)→[Fe]+CO↑.本实验确定的最佳配方组成为:镍渣100g、CaO34.7g、CaF₂4.04g和焦炭8.5g;最佳反应条件为1500℃熔制180min.以上条件下的渣铁分离效果较好,铁还原率达到96.32%.     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-Cr2O3渣系中铬尖晶石析出行为的热力学计算

不锈钢渣中铬赋存在尖晶石相中,可防止Cr⁶⁺浸出。将不锈钢中重金属Cr选择性富集、稳定化,有利于提高不锈钢渣综合利用率。本文基于熔渣非平衡凝固理论,研究了碱度、MgO及FeO含量对CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃不锈钢渣体系凝固过程中尖晶石相析出温度、析出量及化学组成的影响。计算结果表明：CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃渣析出相主要有Ca₂SiO₄、Ca₂MgSi₂O₇、Ca₂Al₂SiO₇、尖晶石相等。MgCr₂O₄尖晶石析出量随碱度增加而逐渐增大,提高碱度可抑制FeCr_2...     

P2O5对CaO-SiO2-FetO-P2O5渣中富磷相的影响

以CaO-SiO₂-Fe_tO-P₂O₅四元渣系为研究对象,结合理论计算和热态实验综合分析 P₂O₅含量变化对该四元渣系物相组成以及富磷相的影响。应用Factsage软件equilib模块计算CaO-SiO₂-Fe_tO-P₂O₅四元渣系在400~1800℃温度区间的多相平衡,再结合SEM+EDS与XRD对热态实验结果进行分析知,随着渣中P₂O₅含量的增加,富磷相中Ca₃(PO₄)₂的含量随之增加。此外,P是以nC₂S-C₃P固溶体的形式存在于富磷相中,但当渣中P₂O₅含量达到18%时,富磷相中的P将以Ca₃(PO₄)₂的形式独立存在。热态实验的分析结果进一步验证了Factsage的理论计算结果。     

铜渣还原磁选工艺实验研究

以浮选铜渣的尾渣为原料,对其配碳还原和磁选分离工艺进行实验研究.探究碱度、温度对铜渣还原的影响,并研究在相应条件下不同粒度对磁选产物的影响.对铜渣进行矿相分析可知铁主要以Fe3O4和铁橄榄石形式存在;焙烧温度为1 175℃、配碳量为wC/wO=1.2、碱度为R=0.4、粉碎粒度小于42μm时经还原和磁选,可得铁品位74.7%的磁性物质;对还原产物进行矿相分析后发现金属铁颗粒弥散分布在还原产物中,铜元素以冰铜的形式嵌布在金属铁颗粒中.     

含铁氰渣磁化焙烧回收铁精矿

以铁含量为35%的氰渣为研究对象,研究了焙烧温度、焙烧时间及碳氧比对煤基磁化焙烧过程的影响,并采用化学分析、XRD、SEM、热重分析等分析手段对含铁氧化物的转变过程进行表征。随着焙烧温度的提高,铁氧化物的物相转变过程为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO。随着磁化焙烧焙烧时间的延长,尾渣中的Fe₂O₃首先被C还原为Fe₃O₄,还原得到的Fe₃O₄可被空气中的O₂重新氧化为Fe₂O₃。碳氧比较低时,磁化率接近2.33;当碳氧比超过3时,过量的煤与尾渣混合,Fe₂O₃还原反应不完全;在焙烧温度645℃、焙烧时间45 min、碳氧比3的优化焙烧条件下,得到焙烧矿的磁化率为2.34。     

镍冶炼渣型优化试验研究

本文开展了镍渣渣型优化试验研究。采用热力学计算得到熔炼镍渣时主要反应的吉布斯自由能与温度的关系，表明温度在750～1 600℃、以焦粉为还原剂、石灰石为熔剂的条件下，各主要反应均能发生。在此基础上，基于增钙降硅理论，在高温箱式电阻炉中进行镍渣渣型优化，探讨石灰石添加量、铁硅比、温度对镍渣中镍和铜含量的影响，以及研究了氧化钙和石灰石对镍渣性能的影响。试验结果表明，在熔炼温度1 420℃、铁硅比1.2～1.3、石灰石质量分数9%～11%、保温时间60 min条件下，镍和铜质量分数可分别降至0.37%、0.27%,降低了镍渣中镍、铜有价金属的机械夹杂损失和化学溶解损失；优化后的镍渣的XRD物相分析结果表明，添加石灰石会破坏复杂硅酸铁镁结构，转变为结构简单、易还原的Fe₂SiO₄结构，渣型优化效果明显。石灰石对镍渣的改性效果优于氧化钙。本研究有利于降低镍渣中有价金属的损失，为镍冶炼系统的渣型研究奠定了理论及实践基础。