氧气底吹铜熔炼工艺分析及过程优化

通过分析氧气底吹铜熔炼渣及铜锍,结合冶金过程原理,研究渣-铜锍间多组元含量的映射关系及熔炼过程优化。结果表明:铜锍中Cu、S、Fe含量之间呈现出较强的相关性;渣中Cu、SiO_2、Fe含量及渣型铁硅比m_(Fe)/m_(SiO_2)相互之间也呈现出一定的相关性;铜锍中Cu、Fe、S含量对渣中S含量的映射关系较为明显;基于铜锍中S、Cu含量和渣中S含量,或基于渣型铁硅比m_(Fe)/m_(SiO_2)和铜锍品位都可对渣中Cu含量进行预测,后者的准确度较高,说明铜锍品位和渣型对渣中Cu含量有较大影响。     

氧气底吹炼铜多组元造锍行为及组元含量的映射关系

通过分析氧气底吹炼铜过程产生的高品位铜锍中Cu、Fe、S、Si O2等组元含量变化趋势,结合冶金过程原理,研究上述各组元造锍行为及组元含量间的映射关系。结果表明:Cu、Fe、S、Si O2等组元在铜锍中的造锍行为具有相互关联性,其中Cu、Fe、S相互之间的关联性较强,Cu-Fe、Cu-S、Fe-S含量之间线性相关系数R2分别为0.96、0.89、0.79,但Si O2与Cu、Fe、S之间的关联性较弱。构造了Cu、Fe、S组元含量复合映射模型,该复合模型预测精确度高于单因素模型的预测精确度,可为生产过程中高品位铜锍多组元含量的精细调控,及熔炼-吹炼过程热量精确分配提供指导。     

手工自蔓延焊接Al2O3-SiO2-CaO渣系研究

以SiO2、CaO作为造渣剂,研究其对焊渣、焊条燃烧及焊接质量的影响。结果表明,造渣剂的添加明显改善了渣液分离和焊接效果,随添加量增多,燃烧型焊条燃烧速度降低,焊渣密度发生改变但无明显变化规律,综合考虑焊接质量及操作性,SiO2和CaO的添加量分别以0.6~0.9g和0.3~0.6g为宜。手工自蔓延焊接熔渣为玻璃态和晶体共存的多元渣系,焊渣具有Al2O3、2CaO·3SiO2、CaO·Al2O3、FeO·Al2O3和金属Cu。接头断口中仍存在少量未分离的焊渣,抗拉强度达350MPa以上,满足应急抢修的力学性能需求。     

氧气底吹铜熔炼过程多相平衡模拟（英文）

基于氧气底吹工艺特性和最小吉布斯自由能原理,构建了氧气底吹铜熔炼热力学计算模型。模拟结果表明:在给定的稳定生产条件下,铜锍中Cu、Fe和S含量分别是71.08%、7.15%和17.51%,渣中Fe、SiO_2和Cu含量分别是42.17%、25.05%和3.16%。微量元素在底吹熔炼过程中气相、渣相和铜锍相三相间的模拟分配比例为:砷82.69%、11.22%和6.09%;锑16.57%、70.63%和12.80%;铋68.93%、11.30%和19.77%;铅19.70%、24.75%和55.55%;锌17.94%、64.28%和17.79%。将模拟结果和实际生产数据进行验证,结果一致,表明了该多相平衡热力学计算模型具有可靠性,可以指导氧气底吹铜熔炼生产实践,优化工艺操作参数。     

新型精炼渣的研制应用

研制了成分为(质量分数,%)CaO 45~55、Al2O330~45、SiO2≤5、CaF2≤5、MgO≤5、S<0.15及其它余量的精炼渣并进行了试验应用。结果表明,采用新型精炼渣精炼工艺,可缩短精炼顶渣成渣时间12 min,提高脱硫率15%~20%,并降低钢水中H、O含量。     

CaO-Cu2O-Fe2O3三元渣系组元活度计算模型

基于炉渣结构共存理论,建立1 200～1 300 ℃下CaO-Cu2O-Fe2O3三元渣系组元活度的计算模型,计算并绘制渣中CaO、Cu2O和Fe2O3的等活度曲线,考察碱度B和温度t对组元活度α(CaO)、α(Cu2O)和α(Fe2O3)的影响.结果表明:模型计算值α(Cu2O)与文献实测值α′(Cu2O)吻合程度高,说明模型能较好地反映该渣系的结构本质;α(Cu2O)呈拉乌尔正偏差,在B=1.54时出现最大值,当B＞1.54时随着B和t的增大而降低,当B＜1.54时趋势正好相反,且受碱度影响更为显著;α(CaO)和α(Fe2O3)分别随CaO和Fe2O3在炉渣中含量的升高而增大,但受温度的影响都不明显.研究结果可用于采用铁酸钙渣系的炼铜新工艺热力学研究.     

CaO-SiO_2-BaO-CaF_2四元渣去除熔硅中的硼杂质（英文）

为提高硼的去除率,研究了电磁感应精炼过程中硼杂质在CaO-SiO_2-BaO-CaF_2四元渣和熔硅之间的分配系数LB,讨论了四元渣系中CaO/SiO_2质量比、BaO和CaF_2含量、熔炼时间对LB的影响规律。结果表明:随着CaO-SiO_2渣中BaO和CaF_2含量的增大,LB值增大。当CaO/SiO_2质量比为1.1:1、BaO和CaF_2含量分别为15%和20%时,CaO-SiO_2-BaO-CaF_2四元渣去除熔硅中硼杂质效果最好,LB达到最大值6.94,并且LB随着熔炼时间的延长而增大。经过两次造渣后,熔硅中硼含量由3.5×10~(-5)降到3.7×10~(-6),硼的去除率达到89.4%。     

镍冶炼渣中CaO-SiO_2-FeO-MgO系炉渣热力学与物相平衡研究

硫化镍闪速熔炼终渣中铁主要以含镁橄榄石型硅酸盐为主,致使其后续资源利用中提取困难。本研究从提铁角度出发,通过适当调整熔炼初始渣系组分,利用Fact Sage热力学软件计算了FeO-SiO_2-CaO-MgO渣系在特定温度下的热力学条件、相平衡及物相组成,并用实验验证,以期找到最有利于后续还原提铁的渣组成。结果表明,在500~1 400℃间,该渣系主要存在物相以橄榄石以及钙镁硅酸盐为主,并伴有少量Fe_3O_4、MgO(方镁石)和Ca_3MgSi_2O_8。渣中CaO及Fe/SiO_2比增加,MgO含量降低(13%降为7%),均会降低渣系熔点。随着CaO含量从5%增加到20%,体系中铁镁橄榄石和铁橄榄石物相含量降低显著,FeMgSiO_4相对含量从34%降低到6%左右,Fe2SiO_4相对含量从39%降低到小于6%。该渣组分非常有利于渣后期还原提铁。     

脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论研究

对脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论进行研究。根据富氧直接熔炼过程炉渣组成特性,选取FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系为研究对象。采用热力学软件Factsage计算并绘制FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系相图,考察CaO与SiO_2质量比、Fe与SiO_2质量比、ZnO含量及温度对该渣系熔化温度及黏度的作用规律,并在此理论基础上进行实验研究。理论研究表明,熔炼过程炉渣中Fe与SiO_2质量比和CaO与SiO_2质量比的增大均会提高炉渣的熔化温度。随着体系温度的升高,炉渣的黏度逐渐减小,1250℃时,炉渣的黏度均小于0.5 Pa·s。实验结果表明:熔炼过程产出合金品位为95.56%,合金直收率达到58.47%,渣中金属含量(Pb与Sb)小于1%(质量分数)。熔炼产物工艺矿物学研究发现,合金中主要物相为金属Pb、金属Sb以及少量Cu_2Sb、FeSb_2金属间化合物,炉渣主要由钙铁橄榄石、铁橄榄石组成,原料中锌主要以氧化锌形式进入渣相。     

低铬不锈钢熔炼渣的实验研究

用CaCO3造渣,配加多种还原剂,进行了降低渣中Cr2O3铬损失的实验,还原效果均不明显且未达到泡沫渣的目的.CaC2加Fe-Si对渣中Cr2O3的还原效果最佳.实验结果表明,渣中FeO下降到2%以下,终渣中Cr2O3才能降低到5%以下,此时的CaO/SiO2需控制在1.5～1.8之间.实验过程中造渣剂与还原剂需分批多次加入,以防炉温降低太快,影响还原效果.     

基于FeO-SiO_2-Al_2O_3渣型的废旧铝壳锂离子电池还原熔炼回收有价金属（英文）

提出一种基于FeO-SiO_2-Al_2O_3渣型废旧铝壳锂离子电池还原熔炼回收有价金属的新工艺,该工艺仅采用铜渣作造渣剂。研究表明:在造渣剂用量为铝壳锂离子电池质量的4.0倍、熔炼温度1723 K、熔炼时间30 min条件下,钴、镍、铜的回收率最高,分别为98.83%、98.39%和93.57%;还原熔炼合理的渣型组成为m(FeO):m(SiO_2)=0.58:1~1.03:1,Al_2O_3含量为17.19%~21.52%;熔炼产出合金主要由Fe-Co-Cu-Ni固溶体相和冰铜相构成,产出炉渣的主要矿物成分为铁橄榄石和铁铝尖晶石,铜在渣中损失的主要机制是板条状铁橄榄石对冰铜和金属铜的机械夹杂。     

铜复杂资源造锍熔炼过程中MgO对铜锍和二氧化硅饱和铁硅渣相平衡的影响（英文）

采用高温平衡实验及电子探针微区分析方法研究铜复杂资源中MgO对造锍熔炼平衡体系铜锍及熔炼渣成分(FeO_x-SiO₂-MgO)的影响。结果表明，在1300℃、p(SO₂)=10 k Pa熔炼条件下，增加熔炼渣中MgO含量可降低渣中FeO的活度，进而降低渣中氧分压(p(O₂))、减少铜在渣中化学溶解损失量；同时，渣中FeO活度降低可促进铜锍中Fe S氧化进渣，提高铜锍品位。在高硅渣型中，过量MgO易在渣中形成固相夹杂颗粒(Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄)，导致渣黏度升高、增加渣中铜损失。当熔炼温度由1200℃升至1300℃及p(O₂)为10^-6 k Pa时，FeO_x-SiO₂-MgO渣中MgO的最大溶解量由3%增至8%(质量分数)；渣中MgO含量增加时，可通过添加SiO₂熔剂调整渣型、升高熔炼温度，进而降低渣...     

某铜熔炼渣选厂的工艺与实践

云南某铜渣主要为底吹炉熔炼渣,主要元素为Cu、Fe和SiO2,缓冷后,铜的赋存状态主要以硫化铜的形式存在,且含铁量很高.通过对铜渣工艺矿物学、选矿实验的分析,确定了阶段磨矿—阶段选别—高浓度快速浮选的选矿工艺方案,并对选矿流程、选矿设备选型进行了论述.该铜渣选厂投产后,现场各项生产数据均超过了设计指标.     

五元渣密度及在镍基合金工业熔炼的应用

实验研究了五元渣（质量分数分别为CaF2 50%65%,CaO 50%65%,Al2O3 18%30%,SiO24%10%,MgO 1%7%）的组元含量、熔化温度（13251463℃）对其密度的影响。随着熔渣温度不断升高,其密度呈下降的趋势,1463℃时五元渣的密度为2.1992.446 g/cm3。65CaF2-9CaO-18Al2O3-8Si O2-7Mg O具有较低的密度（2.199 g/cm3）,较好的流动性,低的粘度和良好的表面张力。3 t电渣炉熔炼Inconel600和Inconel625镍基合金的工业应用结果表明,电渣铸锭成分均匀性良好,[O]≤20×10–6,[N]≤50×10     

铅鼓风炉中铜、硫、砷和锑对银分布的影响(英文)

研究铅鼓风炉中杂质对银分布的影响。将含有不同Cu、S、As和Sb含量的铅烧结块在管式炉中于1573K下进行烧结,然后随炉冷却。烧结气氛为还原性的CO+CO2气体(p(CO)/p(CO2)=2.45)。采用SEM-EDS对所得样品进行表征。结果表明:烧结样品中含有5种不互溶的相,即炉渣(CaO,FeO,SiO2)、冰铜(S,Cu,Fe)、硬渣(As,Fe,Cu)、Cu-Sb相和铅块。银在Cu与Sb形成的熔体中的溶解度比在液态铅中的高。S与Cu形成冰铜,As与Cu形成硬渣。S和As能减少Cu-Sb合金的生成量,从而降低铅块中银的损失。     

FeOT-CaO-SiO2-Al2O3渣系中铅及其氯化物蒸汽压测定

利用Knudsen喷射法测试FeOT?CaO?SiO2?Al2O3渣系中铅及其氯化物的蒸汽压。结果显示该复杂体系中铅及其氯化物的蒸汽压随温度升高而升高。对于不含氯元素的渣系,铅的挥发气体种类为PbO 和金属Pb。二者蒸汽压的对数(lnp)与温度的倒数(1/T)之间呈良好的线性关系。金属 Pb 蒸汽形成比例越高,总的蒸汽压越高。铅的蒸汽压随FeOT?CaO?SiO2?Al2O3渣系碱度的升高、随FeO含量及w(Fe2+)/w(Fe3+)比例的升高而升高。对于含有Cl元素的渣系,铅的挥发气体种类为PbCl2和PbCl,二者总的蒸汽压随渣碱度及FeO含量的降低而升高。     

熔渣成分和微观结构对自保护药芯焊丝脱渣性的影响

采用SEM,XRD对X80管线钢用碱性自保护药芯焊丝的焊后熔渣进行了分析,研究了熔渣化学成分、熔渣微观组织结构对脱渣性的影响. 结果表明,BaO,TiO2的复合相在熔渣中占有较大比重,在造渣及脱渣中起着重要作用;随着熔渣中TiO2含量的增加,CaO,SiO2含量的减少,熔渣的微观组织结构由小颗粒状逐渐转变为非等轴的针状、棒束状、小块儿状,熔渣的方向性变强,内部结合力增大,同时,能形成尖晶石的自由氧化物减少,熔渣与焊缝金属之间的结合力降低,粘渣变少,脱渣性变好;当熔渣中TiO2/CaO比值达到4～6,同时将SiO2/CaO比值控制在1～2时,能获得较好的脱渣性.     

造锍熔炼富集含砷难处理金矿中金的研究

在含砷难处理金矿中添加氧化铜造锍熔炼,将金和银富集在铜锍中。通过单因素实验法研究了造锍熔炼过程中主要元素的行为,得到造锍熔炼的最佳条件为:质量比m(CaO)/m(SiO2)=0.5、m(FeO)/m(SiO2)=2.0,物料中铜的总含量为5%,熔炼温度为1300℃,保温时间为60 min,此时金银在铜锍中得到有效富集。金在锍相中的品位为78.3 g/t,回收率可达到99.98%;锍相中铜的回收率为98.64%;渣相中砷和硫含量都很低。物相分析表明铜锍相中的铜和铁主要是以CuFeS2、FeS、Cu2S和Cu存在,对金具有富集作用。     

脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼过程的Fe元素行为

对脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼过程Fe元素行为进行研究,利用X射线衍射、扫描电镜能谱、光学显微镜、电子探针、化学物相分析等手段对熔炼过程Fe元素走向及各相中赋存状态进行表征。结果表明:熔炼中间过程Fe主要富集于精矿颗粒外围FexSbyS复杂硫化物相,少量Fe以FeSb和FeS形式赋存于颗粒中心合金相;随反应进行,Fe不断向颗粒外围迁移,熔炼终产物粗铅锑合金中Fe以FeSb和FeSb_2形式存在,绝大部分Fe氧化造渣以硅酸铁(60.04%)和赤褐铁矿(Fe_2O_3,37.34%,质量分数)形式进入熔炼终渣。中间产物Fe_xSb_yS化合物的形成抑制锑硫化物氧化和挥发,其直接分解是铅锑合金中存在Fe-Sb合金相的主要原因。     

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。