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。     

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。     

铅富氧侧吹氧化熔池熔炼相平衡计算模型

基于多相平衡原理,采用化学平衡常数法,建立铅富氧侧吹氧化熔池熔炼过程多相平衡模型和仿真系统。在原料组成、氧料比、冷却水量与进出水温差、富氧浓度等典型生产工况条件下,模拟计算平衡产物组成和关键技术指标。计算结果表明:与生产实测值相比,除富铅渣中微量元素外,一次粗铅、富铅渣和烟尘中Pb、Zn、S、Cu、As、Sb、Bi、Cd、Au、Ag质量分数计算值的相对误差均低于10%;渣中铁硅比(R_(CaO/SiO_2))和钙硅比(R_(CaO/SiO_2))、烟尘率、一次铅收率、富铅渣温度等关键技术指标的误差均小于8%。因此,所构建模型和计算系统能较好地反映铅富氧侧吹氧化熔池熔炼过程实际生产情况,具有精准预测该熔炼过程和优化工艺参数的潜力,可有效指导铅富氧侧吹氧化熔池熔炼的生产实践。     

还原熔炼法从谦比希铜冶炼厂转炉渣中回收钴(英文)

研究从赞比亚谦比希铜冶炼厂转炉渣中回收钴的还原熔炼过程。实验考察还原剂用量、熔炼温度、保温时间及渣型改善剂CaO和TiO2的添加对还原熔炼金属回收率的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱分析对所得贫化渣和含钴合金进行表征。结果表明,在优化条件下,转炉渣中钴、铜、铁的回收率分别为94.02%,95.76%和小于18%;贫化渣的主要物相组成为铁橄榄石和铁尖晶石,含钴合金中主要含有金属铜、含钴铜的铁合金和少量的硫化物。     

铜渣组分含量对渣锍高温沉降分离效果的影响

本文利用高温沉降实验对FeO-SiO_2-Fe_3O_4-CaO-Al_2O_3-MgO系中不同组分含量以及温度对铜渣、铜锍分离效果的影响进行研究,同时利用热力学计算软件FactSage结合含固相熔渣的黏度、密度计算公式,对不同渣型炉渣的黏度和密度进行计算,进而研究其对渣锍分离效果的影响。结果表明,当炉渣黏度大于0.5Pa·s时,黏度升高对渣锍分离有着十分不利的影响。当炉渣各组分控制在SiO_2/Fe比(w(SiO_2)/w(Fe))0.82%～0.97%、w(CaO)0～6.2%、w(Al_2O_3)2%～7%、w(MgO)0～1.25%和w(Fe_3O_4)0～10%,且沉降温度在1230℃以上时,熔渣具有良好的流动性,其密度也在理想的范围内,沉降后渣中的含铜量低于1%。由沉降后渣的矿相分析表明,难以沉降的铜物相主要为呈点状分布的微米级黄铜矿和少量大粒径的辉铜矿。     

TiO_2-FeO-(SiO_2,CaO,MgO)三元渣系的流变特性

利用内圆柱体旋转法测试TiO_2-FeO-SiO_2、TiO_2-FeO-CaO和TiO_2-FeO-MgO三元高钛渣体系的黏度和熔化性温度的变化规律,并结合XRD及激光拉曼光谱对高钛渣结构进行初步的表征。结果表明:SiO_2含量增加会提高三元钛渣黏度及熔化性温度,恶化熔渣流动性。CaO和MgO含量增加会降低钛渣黏度及熔化性温度,改善熔渣流动性;钛渣完全熔化后,黏度约为70~100 m Pa·s,继续升高温度对钛渣黏度无显著影响。经XRD和Raman光谱分析可知:钛渣凝固后TiO_2以金红石形式存在。SiO_2、MgO和CaO的添加对TiO_2-FeO二元钛渣拉曼特征峰影响不大,但均能使特征峰发生红移;Ca~(2+)和Mg~(2+)以网格修饰子形式进入钛氧八面体,形成CaTiO_3和MgTi_2O_5。     

高炉炉渣标准试样的制备

日本钢铁协会采用了367件标准:有生铁的化学分析;生铁的机械性能;气体(含HB)的化学分析。但是至今还没有炉渣标准。为便于操纵高炉流程,必须了解炉渣的成分、碱度、脱硫率、粘度、熔化温度。此外,炉渣被广泛用于生产水泥、建筑道路,用作混凝土的填料。为便于在对外市场上进行渣贸易,也必须了解渣的化学成分。现在采用x光方法测定炉渣化学成分。但是测定的可靠性不高。因此,日本钢铁协会在1988年10月建立12个炉渣的标准试样,这些炉渣含有最小和最大数量的SiO_2、Al_2O_3、CaO、MgO、MnO、TiO_2、T.Fe。以后该协会把标准试样减少到5个。日本钢铁协会收集适于制备标准试样的炉渣,放入金属坩埚内加以快速结晶成玻璃     

铜捕集法回收铂族金属的理论及实验研究

对还原熔炼铜捕集法从失效汽车催化剂中回收铂族金属的基础理论进行研究并进行实验验证。计算整个过程可能发生的反应ΔG_T~Θ-T方程式。分析表明,铂族金属氧化物优先于氧化铜被还原为金属态,实际还原熔炼温度应低于1500℃;计算含MgO的CaO-Al_2O_3-SiO_2熔炼渣体系相图及黏度,熔炼过程应控制CaO、SiO_2的量来实现渣型的选择;结合从铜-铂族金属相图,铜能与铂、钯、铑连续固溶形成合金;从理论上证实铜捕集法从失效汽车催化剂中回收铂族金属的可行性;通过实验验证,结果表明在适宜的条件下,铂、钯、铑回收率分别为98.2%、99.2%、97.6%。     

铁铝共生矿碳热预还原过程矿相转变行为

在提出"非高炉提铁-铝酸钙渣提铝"生态化高效利用新工艺的基础上,系统研究预还原温度、时间、钙铝比、碳氧比等对铁铝共生矿预还原过程中金属化率和矿相转变行为的影响。结果表明:矿石金属化率随预还原温度提高而明显增加;随着还原时间的延长和钙铝比的增加,金属化率均先增加后降低,还原时间和钙铝比分别在30 min和0.8时金属化率达到最高;提高碳氧比有利于提高金属化率,但提高幅度不大。预还原条件对预还原矿矿相的种类影响不大,在初期Fe、2CaO·Al_2O_3·SiO_2、12CaO·7Al_2O_3、2CaO·SiO_2和3Ca O·Al_2O_3相均能生成,提高钙铝比、预还原温度和时间有利于促进2CaO·Al_2O_3·SiO_2向12CaO·7Al_2O_3和2CaO·SiO_2转化。预还原过程工艺条件推荐为:预还原温度1300℃,保温时间30 min,钙铝比0.8,碳氧比1.2,此时预还原矿金属化率为63.10%。     

钒钛磁铁矿熔融还原渣系中钒还原的热力学规律

在对钒钛磁铁矿熔融还原动力学研究基础上,研究了熔融还原渣系中钒还原的热力学研究表明,在CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-V_2O_5渣系中钒还原达到动态平衡的时间为6h,渣系CaO/SiO_2对平衡时间影响不大,温度提高,平衡时间缩短渣与铁浴比为1/2,CaO/SiO_2为0.8,温度为1773K时,钒还原最大平衡分配比为32.4,最大回收率为96.1%。     

NaOH分解含铟铁矾渣新工艺

提出NaOH分解含铟铁矾渣新工艺,考察NaOH用量、液固比、温度和时间对铁矾渣分解率的影响,并讨论铁矾渣中杂质金属,如Zn、In、Cu、Cd、Pb、As、Sb、Sn和Ag等在NaOH分解过程中的行为.结果表明:在m(NaOH)-m(铁矾渣)=0.381 4-1、温度60 ℃、液固比2-1、反应时间2 h的最优条件下,铁矾渣的分解率达到98.03%,而原料中的杂质金属,如Sn、Sb、Zn、In、Cu、Cd、Pb和Ag等绝大部分留在分解渣中,As则以AsO43-的形态大部分进入溶液,浸出率达到83.36%.DSC-TGA热分析和X射线衍射分析结果表明:在NaOH分解过程中,铁矾渣中的铁主要以Fe3O4形式沉淀入渣;分解渣中Fe、In和Zn的含量分别为38.81%、0.23%和12.89%;经稀盐酸选择性浸出铟和锌后,进一步磁选富集可作为炼铁原料.     

铜冰铜—炉渣间界面张力的研究

用X射线照相座滴法测量了Cu-Fe-S系冰铜与FeO-CaO-SiO_2-MgO系炉渣之间的界面张力。实验结果的相对误差为5-9％。讨论了1200℃下炉渣中FeO/SiO_2的重量比值、渣中CaO,Fe_3O_4,ZnO及CaF_2含量对渣-锍界面张力的影响,考察了冰铜品位、温度与渣-锍界面张力间的关系。计算了渣-锍系的浮游系数和膜系数,对O,Fe由渣相向冰铜相的传输机理作了探讨。     

铜复杂资源熔炼过程中杂质锑脱除的热力学模拟（英文）

研究铜冶炼过程Sb的反应机理,分析Sb在4种典型铜冶炼工艺中多相分配差异。建立富氧底吹铜冶炼工艺的多相平衡模型,研究原料中Cu、S和Sb含量对Sb多相分配比的影响。同时,应用该模型研究铜锍品位、富氧浓度、熔炼温度和氧矿比(标准状态下氧气流量与精矿加料速率之比)等工艺参数对Sb分配行为的影响。结果 表明,计算数据与实际生产结果和文献数据吻合良好。提高精矿中Cu含量、降低S和Sb含量,提高铜锍品位、富氧浓度和氧矿比,同时适当降低冶炼温度,有利于Sb向炉渣中定向富集。模拟结果可为复杂资源清洁高效处理及伴生元素综合回收提供理论指导。     

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。     

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.     

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。     

ВЛИЯНИЕ ОКИСИ БАРИЯ НА ВЯЗКОСТЬ ШЛАКОВ

对含BaO 0—30％的CaO-MgO-BaO-SiO_2-Al_2O_3系統炉渣粘度的研究表明,加入BaO能改善高炉渣的稳定性。当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2<0.7—0.9时,以BaO按分子量取代CaO,能降低炉渣粘度,当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2>0.7—0.9时,則增高粘度。用(CaO+0.366 BaO)/SiO_2=0.9—1.2的炉渣冶炼时,渣中含BaO 10％甚至更高一些,不会由于粘度过高而造成操作困难。     

氧化鋇对高爐渣粘度的影响

对含BaO 0—30%的CaO-MgO-BaO-SiO_2-Al_2O_3系統炉渣粘度的研究表明,加入BaO能改善高炉渣的稳定性。当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2<0.7—0.9时,以BaO按分子量取代CaO,能降低炉渣粘度,当(CaO+0.366 BaO)/SiO_2>0.7—0.9时,則增高粘度。用(CaO+0.366 BaO)/SiO_2=0.9—1.2的炉渣冶炼时,渣中含BaO 10%甚至更高一些,不会由于粘度过高而造成操作困难。     

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。     

铅富氧侧吹氧化熔炼多元多相平衡分析

利用已开发的铅富氧侧吹氧化熔池熔炼多相平衡热力学数学模型,计算某典型铅侧吹氧化熔炼生产工况,验证模型热力学分析的可行性,进而考察氧料比(R_(OC))、石英熔剂率(R_(SiO_2))、石灰熔剂率(R_(CaO))、返尘加入率(R_(B,dust))、熔炼渣温度(T_(Slag))等工艺参数对产物产率及其组成的影响。结果表明:提高R_(OC)、(R_(SiO_2))、R_(CaO)、R_(B,dust)或T_(Slag),在提升一次粗铅品位和产品质量的同时,必然会导致渣含铅升高、一次粗铅收率降低,部分杂质元素入渣脱除率降低;当这些工艺参数控制过高时,一次粗铅品位反而会降低;综合考虑产物产率、一次粗铅品位、富铅渣流动性、烟灰利用率和物料挥发性,R_(OC)、(R_(SiO_2))、R_(CaO)、R_(B,dust)和T_(Slag)建议分别控制在112 Nm~3/t、4%、3%、21%和1323 K左右。