50 kVA直流电弧炉处理卡尔多炉渣试验研究

卡尔多炉渣含有大量高熔点难熔物料,直接返回转炉处理对现有系统扰动大,返回量受限,堆存量逐年增加。本文采用理论与试验相结合方法探索卡尔多炉渣高效、低成本处理工艺。首先采用热力学计算得到熔炼卡尔多炉渣时主要反应的吉布斯自由能与时间的关系,表明温度在750～1 500℃、以粒煤为还原剂、石灰石为熔剂的条件下,各主要反应均能发生,最终得到铜镍合金和硅酸钙渣。在此基础上,结合卡尔多炉渣中不同元素还原性的差异,利用粒煤作还原剂,在直流电弧炉中选择性还原熔炼卡尔多炉渣,获得合格的铜镍合金和弃渣。试验结果表明：在熔炼温度1 420℃、还原剂用量10%、熔剂率15%、沉降时间60 min条件下,获得高品位铜镍合金,合金品位均大于90.00%;铜、镍回收率均大于98.50%,炉渣中镍、铜含量分别降至0.15%、0.32%,实现了一步从炉渣中提取有色金属。本研究有利于提高有色金属二次资源回收率,为直流电弧炉熔炼卡尔多炉渣奠定了理论及实践基础。     

离子液体复合树脂的制备及其在镍电解液除锌中的应用研究

针对镍电解液中杂质锌的选择性分离困难,制备了一种咪唑基离子液体复合树脂。对复合树脂吸附锌氯配合离子的平衡、动力学和热力学特性、吸附选择性以及 pH、和温度对锌吸附率的影响进行研究。 结果表明,吸附符合 Freundlich 等温模型,吸附过程符合准二级动力学模型,吸附过程为放热过程温度越低时吸附率越高,树脂对锌表现出了优异的选择性,低pH的溶液条件更有利于树脂吸附锌。离子液体复合树脂对锌的饱和吸附量可达62.38 mg/L。使用该树脂处理实际镍电解液中的杂质锌,移除率最高可达到97.28%,树脂经重复再生6次后仍然能达到85%以上的锌移除率。     

基于调渣提铁的镍冶炼渣熔化温度调控

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明：当CaO含量(质量分数)为25%、MgO含量为9%、铁硅比为0.8时,该渣型的半球点温度最低。考虑到现行工艺,选择MgO含量为13%、CaO含量为20%、铁硅比为1.0为较优方案,所得炉渣的半球点温度明显低于现行顶吹炉渣的半球点温度。调整后的炉渣中含铁物相由以硅酸亚铁为主转化为以钙铁榴石和铁氧化物为主,有利于后续提铁。     

卡尔多炉处理铜阳极泥炉渣性能调控

卡尔多炉处理铜阳极泥时,由于铜阳极泥中含有脱模剂带入的BaSO₄,影响了炉渣性能,而且不同批次的铜阳极泥成分不同,需要在冶炼过程中不断对炉渣性能和工艺参数进行改进和优化,才能取得良好的指标。目前文献对含BaSO₄的炉渣性能研究较少,本文基于卡尔多炉处理铜阳极泥工业实践及全流程炉渣成分、温度等数据,采用FactSage热力学软件绘制了BaSO₄ 5%～50%范围内的基准炉渣Na₂O-SiO₂-PbO-BaO四元相图,根据相图对熔炼过程中不同BaSO₄含量的炉渣熔化温度进行了测定,得到了不同BaSO₄含量的合理钠硅比,可在不增加渣量的情况下,将炉渣的熔化温度控制在1 000℃以内,实现改善炉渣流动性、提升金属回收率的目的。本文还提出卡尔多炉处理铜阳极泥建议：提高冶炼效率来降低熔炼过程热损失;加强对阳极泥中Ba和Si的检测和配料控制,降低炉渣BaSO₄含量;加强还原熔炼阶段工艺操作的稳定性,以确保炉温和炉渣性能的良好匹...     

80kVA交流电炉熔分铜渣选尾料金属化球团提取铁合金实验研究

铜渣选尾料是铜冶炼炉渣经过选矿工艺处理后产出的尾料,其中赋存丰富的Fe、Ni、Cu、Cr等有价金属。本文以回转窑还原焙烧后得到的铜渣选尾料金属化球团为研究对象,采用80kVA交流电炉进行熔分实验,研究了额定工况下还原剂、助熔剂、沉降时间等不同工艺条件对Fe、Ni、Cu等金属回收率的影响,以及金属化球团熔分过程主要元素的迁移规律。结果表明,经回转窑还原得到的铜渣选尾料金属化球团在1530℃、熔剂率18%、沉降时间30min工艺条件下进行电炉熔分可有效回收铁、铜等有价金属,获得高品位铁合金产品,Fe回收率达95%以上,镍、铜回收率分别达到38%和71%。元素走向分析表明S、Pb、As等杂质元素会不同程度进入合金。     

电解镍与电积镍的结构和性能对比

为了研究可溶性/不可溶性阳极隔膜电解工艺生产的电解镍与电积镍在结构和性能之间的差异,利用XRD、SEM等分析手段进行择优取向、晶粒尺寸、微观组织及断口形貌等计算和分析。结果表明：电解镍的品质要明显优于电积镍的品质,电积镍和电解镍表面(200)面都呈现出单一高择优生长,截面(111)面和(200)面也都呈双择优取向。两种电沉积镍的晶粒尺寸都为几十个纳米,电解镍平均晶粒尺寸为34.3 nm,小于电积镍的平均晶粒尺寸47.6 nm,说明电解镍的晶粒更为细小。两种电沉积镍的生长机制都是由开始时的螺旋位错生长变为累积长大机制,两者表面显微组织都有平行于表面的棱锥状脊阶,部分区域出现类似于菌落状或胞状形态。两者截面显微组织都为层片状,靠近始积片区域沉积层晶粒为细小等轴晶,越远离始极片区域沉积层晶粒尺寸越大且择优取向越明显。但电解镍表面脊阶较为集中且数量庞大,而电积镍脊阶分散且数量较少,多以零散菌落状或胞状形态分布。两种电沉积镍塑性都较好,都为韧性断裂。电积镍的抗拉强度和硬度要高于电解镍,但塑性较电解镍差。电积镍韧窝内分布着较多的球形或不规则形状的夹杂物,而电解镍鲜见夹杂物存在。     

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。