贫化过程中Al2O3对铜渣物相转变及结构的影响

铜渣贫化是铜冶金工业可持续发展的重要方法。随着优质铜精矿的不断消耗,低品位、高杂质的铜精矿逐渐被利用。高铝铜精矿作为一种典型的低品质铜精矿,其熔炼后的铜渣中Al₂O₃含量有所上升。随着铜渣成分的变化,控制铜渣特性对在贫化过程中回收铜以及降低铜损失至关重要。本工作以ISASMELT铜渣为原料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)等分析技术,阐明了火法贫化过程中不同Al₂O₃含量对铜渣的物相及结构的影响,以及物相转变及结构改变对铜损失的影响。还研究了不同CaO添加量对高铝铜渣的物相转变、结构和铜损失的影响。结果表明,随着Al₂O₃含量的增加,熔渣中会形成高熔点的铁铝尖晶石,且铝硅酸盐结构也趋于复杂,使熔渣黏度增大,渣中铜含量增加。在高铝铜渣中加入CaO,会形成高熔点的钙铁辉石、钙镁橄榄石,黏度增大。但是随着CaO添加量的增加,熔渣结构趋于简化,黏度降低。在CaO添加量为2wt%时,渣中铜含量最低,为0.78wt%。少...     

铜渣熔融还原炼铁过程研究

根据熔融还原原理,进行了铜渣熔融还原炼铁研究.考察了碱度、保温温度、保温时间、CaF2添加量对铜渣中铁收率和铁水脱S,P的影响.XRD分析结果表明,水淬铜渣中含铁物相主要为2FeO·SiO2和Fe3O4.确定的铜渣熔融还原炼铁的合理工艺条件为:惰性气氛下,碱度1.6,保温温度1 575℃,保温时间30min,CaF2/...     

无烟煤直接还原铜渣中铁矿物工艺研究

铜矿经熔炼等工序提取铜后,渣中的铁元素含量通常超过30%(质量分数)。直接还原-磁选制备金属铁是利用铜渣中铁资源的有效途径。以无烟煤为还原剂,用正交实验和单因素实验考察了焙烧温度、焙烧时间、碳铁物质的量比、碱度等因素对铁金属化率的影响。结果表明铁金属化率随焙烧温度、焙烧时间、碳铁物质的量比、碱度的增加先增加后基本保持不变,各因素影响铁金属化率的顺序为焙烧温度焙烧时间碳铁物质的量比碱度。无烟煤直接还原铜渣的工艺条件:焙烧温度为1 100℃,焙烧时间为90 min,碳铁物质的量比1.4,碱度为1.6。在此条件下铁金属化率达到91.84%。     

煤焦化过程中矿相转变规律

利用XRD和物相定量分析方法研究了南桐和永混煤及含添加剂的南桐煤在焦化过程中的矿相转变规律. 结果表明,南桐煤焦化过程中,占灰分含量46.03%的高岭土完全分解,其中65.24%分解生成莫来石,17.02%分解生成方石英和γ氧化铝. 灰分中石英类矿物含量由19.57%升至35.48%,含量为7.83%的黄铁矿中89.53%转化为磁黄铁矿,含量为17.64%的方解石完全分解且部分生成CaH2PO4. 永混煤焦化过程中,除方解石主要转化为褐硫钙石和硬石膏之外,其他矿物质的转变规律与南桐煤相近. 在南桐煤中添加5% CaO和Fe2O3焦化后,主要产物莫来石相较于添加前分别下降4.80%和5.68%,石英类矿物下降21.17%和20.17%. 同时,添加剂提高了焦炭中含钙和含铁催化性矿物的含量,且焦炭的反应性分别提高31.45%与15.05%.     

电解锰渣的理化特性与物相转变研究

电解锰渣是电解锰过程中产生的酸性固体滤渣,含有大量有害物质,会引发了严重的水土和环境污染。采用粒度仪、XRF、XRD、DSC-DTG/TG和SEM等,本实验测试了锰渣的理化特性、化学成分、矿物组成、物相转变和组织形貌。结果发现,锰渣颗粒细小,形貌不规则,含水率高。锰渣主要由石英(SiO_2)和石膏(CaSO_4·2H_2O)组成,其化学成分主要为SiO_2、Al_2O_3、CaO、MgO、Fe_2O_3和残留MnO等氧化物。加热时,锰渣脱水和气体排放严重,其中的二水硫酸钙发生物相转变以及分解为SO_3气体,造成二次污染,在1091.7℃时,锰渣则完全熔化成玻璃相。     

F-对氧化铝物相转变及α-氧化铝显微结构的影响

运用TG/DSC、XRD、SEM等分析技术,研究了F-对氧化铝物相转变及α-氧化铝显微结构的影响.实验发现F-可以促进亚稳态氧化铝向稳定态α-氧化铝的相转变,同时改变α-氧化铝的结晶习性,促进α-氧化铝向片状微晶结构生长.     

MgO含量变化对工业铜渣固相改质的影响机理研究

对工业铜渣进行了成分调节后的固相改质处理,借助光学显微镜、SEM、EDS、XRD对改质前后铜渣的矿物相变化进行了研究,并探索了改质工艺对磁选效果的影响作用.实验结果表明,固相改质处理能够使铜渣中弱磁性Fe2SiO4向强磁性(Mg,Fe) Fe2O4发生转变,后者可通过磁选有效分离.经过改质处理,铜渣的磁选产率和回收率都得到了显著提升,分别达到了57.14％和83.90％.MgO含量变化会对(Mg,Fe) Fe2O4相中的Fe3O4和MgFe2O4比例起到影响作用,随着S3、S2、S1中的MgO含量不断增加,(Mg,Fe) Fe2O4相中的Fe/Mg原子比呈现先降低后升高的趋势,由d2的2.97变化至c2的2.71后又改变为b2的2.74.     

聚氨酯乳化过程中相转变研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二元醇(N210、N220、N330)为基本原料,1,4-丁二醇(BDO)和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为扩链剂,蓖麻油(C.O.)和三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,三乙胺(TEA)为中和剂合成了脂环族水性聚氨酯预聚物。通过测定预聚物加水乳化过程中的黏度和电导率,研究了其相转变行为。结果表明:聚醚二元醇相对分子质量、n(—NCO)∶n(—OH)值、羧基含量、中和度和交联剂用量对相转变有影响。聚醚二元醇相对分子质量越大,羧基含量、中和度和交联剂用量的增加,相变点延后,n(—NCO)∶n(—OH)越小,相变点越滞后。通过测定PU-H2O体系相图得知,只有离子含量在0.238 mmol/g以上时才能得到贮存稳定性好的乳液。     

锰矿物微生物还原作用及低温热液环境下物相转化特征

锰矿物是深海环境及地表常见的可再生矿物,锰矿物的形成和物相的转化与地球化学演变具有重要的关系。深海环境中的锰矿化物的物相转变,与微生物作用及热液活动具有重要的关联。因此,为了探寻锰矿化物的物相转变的特征及转变过程,利用拉曼光谱分析、XRD分析、扫描电镜、投射电镜等技术,开展了微生物作用及低温热液作用对锰矿化物物相转变的实验。研究表明,微生物作用可促使水钠锰矿化物转化为低价锰矿化物,而热液作用可使得三斜水钠锰矿化物转化为钡镁锰矿化物。     

水淬铜渣的矿物学特征及其铁硅分离

采用XRD、SEM、化学分析等方法对水淬铜渣进行了矿物学研究,铜渣的主要物相为铁橄榄石,铜主要以冰铜形式存在;炉渣基本呈非晶态,结构致密,冰铜相结晶不充分,粒度基本在5 mm以下,铁和硅主要以铁橄榄石形式存在,采用选矿法不能有效分离,因此提出了固相快速还原-高温熔分工艺. 结果表明,在碱度大于0.5、终渣熔点1300℃以上、加入添加剂、熔分温度1350℃以上可获得较高的铁、铜回收率,铜和铁回收率可分别达93%和87%;炉渣中铁含量小于5%、铜含量小于0.10%,尾渣可作为生产建材的原料,该工艺能实现铜渣中铁硅分离和铜渣综合利用.     

预煅烧处理对铜渣特性及生物质气化催化活性的影响

在氧气气氛下对铜渣进行煅烧,通过XRD, H2-TPR, BET和SEM手段系统地分析了煅烧温度、时间及铜渣粒径对煅烧后铜渣表面形貌、晶体结构、元素Fe存在形态的影响,并通过自建实验台进行气化实验考察煅烧对铜渣催化生物质气化活性的影响. 结果表明,煅烧使Fe从铁橄榄石中脱离出来以Fe3O4和Fe2O3的形式存在,随煅烧温度升高、时间延长、铜渣粒径变小,铜渣内Fe3O4峰先增强后变弱,Fe2O3峰不断增强. 气化实验结果表明,预煅烧后铜渣催化生物质气化产气中H2量由19.61%增至21.35%,CO量由32.55%增至36.89%,由此推断Fe3O4和Fe2O3的形成是预煅烧铜渣催化活性提高的原因.     

Phase Transformation and Melting Behavior of Silica Fumes

借助于 X 射线荧光仪、场发射扫描电子显微镜、能谱仪、X 射线衍射仪和激光粒度仪研究了 3 种不同产地的氧化硅微粉在常温和 800～1200℃热处理 3h 后的形貌、粒径分布、相变和熔融行为。常温下 3 种氧化硅微粉均为粒径小于 1μm 的圆球,可分辨的圆球粒径为 30～50nm,部分小球黏附在大球表面。圆球粒径大小不同,粒径大于 1μm 的多为团聚体。所有氧化硅微粉热处理至 800℃都为非晶态,至 900℃热处理后开始方石英化,1 200 ℃热处理后生成鳞石英。800 ℃热处理后,部分氧化硅微粉出现轻微黏结现象,随温度升高出现变形和熔融软化,在 1 200 ℃热处理 3 h 后,所有氧化硅微粉均呈熔融状。不同氧化硅微粉的相变和熔融行为与粒径分布和 Na2O、K2O 的含量有关,含 ZrO2的氧化硅微粉经 900 ℃热处理 3h 后出现 t-ZrO2,温度继续升高后未观察到进一步相变。     

有机-无机复合介质浸出对钢渣中含铁物相的影响

采用SEM、EDS、XPS、FT-IR相结合的分析方法,对乙酸-水-磷酸三丁酯复合溶剂浸出后的钢渣进行了分析,研究了有机-无机复合介质浸出对钢渣中含铁物相存在形式的影响. 结果表明,钢渣中的铁主要以铁单质、铁氧化物、铁酸盐及MgO, FeO和MnO形成的固溶体(RO相)存在,浸出后RO相被破坏,铁元素主要以铁氧化物、铁氢氧化物形式存在,其中Fe3+占88.9%,Fe2+占11.1%,可通过进一步磁选回收浸出钢渣中的铁资源.     

还原铁法重构钢渣及其矿物组成

分别采用直接还原法和熔融还原法对柳钢和宝钢2种钢渣进行了铁还原重构试验,利用 X射线衍射、扫描电子显微镜研究了重构钢渣的矿物组成,并采用水泥胶砂强度试验法测定重构钢渣的活性指数。结果表明：直接还原法可将钢渣中铁氧化物还原成铁珠,尺寸范围为1～50μm,金属铁颗粒均匀分布在各种矿物之间;铁酸钙相、镁蔷薇辉石在重构过程中分解,柳钢钢渣硅酸三钙(C3S)和宝钢钢渣硅酸二钙(C2S)分解,钢渣重构后硅酸钙相组成由原钢渣中Ca/Si摩尔比决定;RO相被还原成金属铁和MgO,原钢渣总铁含量越高,铁还原越彻底。熔融还原法可将钢渣中铁氧化物还原成金属 Fe,在重力作用下渣铁分离,还原率近乎100%;随炉冷却渣矿物组成为钙铝黄长石、镁黄长石、C2S,与硬矿渣相似;水淬渣以玻璃体为主,柳钢和宝钢重构渣玻璃体含量分别为97%和73%,与水淬矿渣组成相近。采用还原铁法所得重构钢渣的活性指数显著提高。     

蜡石砖的工艺特点及与相变的关系

分析讨论了蜡石砖的生产工艺特点及与叶蜡石加热过程相变化的关系。叶蜡石灼烧减量少，脱水缓慢，脱水后晶体结构不变，体积稳定，因此蜡石不用煅烧熟料，可以直接制砖，由于加热过程中叶蜡石脱水膨胀及石英变体膨胀，使制品体积密度降低，气孔率增大，因此要通过高压（＞５０ＭＰａ）成型，使砖坯致密化来保证制品的质量；制品的烧成温度，应该是控制石英大量转变为方石英的温度，一般不超过１２００℃。     

高温铜渣催化木屑水蒸气气化的实验研究

利用高温铜渣的显热作为外热源,进行铜渣催化木屑水蒸气气化的实验研究,通过XRD分析催化反应前后铜渣的物相组成,结合催化气化后产气特性分析,推断铜渣的催化活性组分,测定气化反应前后铜渣的温度,计算铜渣的显热量和余热利用率. 结果表明,催化气化后铜渣出现Fe2O3特征峰,煅烧渣的Fe2O3和Fe3O4特征峰减少且强度减弱. 催化后H2含量明显增加,CH4和C2H4含量明显降低. 由此推断铜渣的催化活性组分为Fe2O3和Fe3O4,其含量越高,铜渣催化效果越好. 气化温度(720~950℃)范围内铜渣温度降低130~240℃,可回收利用的显热量为151.89~237.48 kJ/kg,余热利用率达18.49%~22.63%.     

碳热法还原攀钢高钛高炉渣工艺研究

为了达到使攀钢高炉渣中钛氧化物富集的目的,从而综合有效利用攀钢高炉渣,将含钛高炉渣配加焦粉或者石墨在不同温度下进行烧成。研究了反应温度、还原剂类型及助熔剂铁粉对反应产物富集情况的影响,同时借助于XRD、SEM等手段对反应后试样的物相组成和显微结构进行了观察和分析。结果表明:该工艺可以使渣中的钛元素以TiN的形式富集;相对于石墨来说,用焦粉做还原剂更有利于渣中钛元素的富集和TiN晶粒的生长;助熔剂铁粉的加入使得反应生成的TiN晶粒更加容易富集,且生成的TiN晶粒以包围状分布在圆形Fe的周围,温度的升高使得该现象更加明显。     

风碎钢渣的时效相变及性能研究

本文研究了常温常压下风碎钢渣的矿物组成、矿相形貌随时间变化的行为特性,及其活性随时间的变化规律。结果表明:风碎钢渣中硅酸二钙相具有时效重组现象,且其活性随时间延长而降低。