鉛黃銅除鉛機(jī)理及工藝研究.pdf

1、鉛黃銅由于其冷熱加工性能、切削性能極佳，自潤(rùn)滑性良好，能滿足各種形狀材料的精加工，因此鉛黃銅廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)領(lǐng)域。但鉛黃銅中的鉛容易以固態(tài)或氣態(tài)的形式析出進(jìn)入環(huán)境，并能不斷富集，嚴(yán)重污染環(huán)境和危害人體健康。各國(guó)相繼頒布含鉛銅合金的使用限令。歐美、日本出臺(tái)的法令規(guī)定：2006年后水管道的鉛溶出量需從0.05mg/L降低到0.01mg/L。我國(guó)也出臺(tái)了相關(guān)條令對(duì)鉛等有害物質(zhì)作了嚴(yán)格限制。鑒于含鉛銅合金的使用限制，我國(guó)每年有大量的廢舊鉛黃

2、銅需要進(jìn)行除鉛除雜的環(huán)保再生利用，因此開展對(duì)鉛黃銅除鉛機(jī)理及工藝研究對(duì)促進(jìn)廢舊鉛黃銅的綠色回收循環(huán)利用具有重大的意義。
　　本論文以鉛黃銅為研究對(duì)象，應(yīng)用冶金熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論，探索研究了鉛黃銅除鉛機(jī)理及其可行性，采用Factage熱力學(xué)模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究了鉛黃銅除鉛工藝和Ca對(duì)除鉛效果的影響，并通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）及X射線衍射分析(XRD)等檢測(cè)手段對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)分析。主要研究?jī)?nèi)

3、容和研究結(jié)果如下：
　　(1)經(jīng)過對(duì)鉛黃銅除鉛機(jī)理進(jìn)行熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論分析，從理論上探索研究了鉛黃銅除鉛試驗(yàn)可行性。
　　(2)通過 FactSage對(duì)鉛黃銅除鉛進(jìn)行熱力學(xué)模擬計(jì)算，模擬結(jié)果顯示：1mol的 Ca與鉛黃銅除鉛體系中Pb、Cu、Zn、Mg各主要元素充分反應(yīng)中Ca與Pb反應(yīng)的吉布斯自由能最低，添加Cu-Ca、Mg-Ca合金能與Pb形成高熔點(diǎn)、低密度的Ca-Pb化合物，在NaF的吸附作用下上浮，通過扒渣達(dá)到除鉛的

4、目的。在Cu-Ca除鉛體系中，Ca的添加量為2.5Wt.％時(shí)，除鉛率達(dá)到99.7%。Mg-Ca除鉛體系中，Ca的添加量為3.2Wt.%，除鉛率達(dá)到99.8%。
　　(3)試驗(yàn)研究了鉛黃銅除鉛工藝和 Ca元素對(duì)除鉛效果的影響。隨著 Ca添加量的增加，鉛黃銅除鉛率呈先增加后平緩的變化規(guī)律，在Cu-Ca體系中，添加2.5Wt.%Ca時(shí)，除鉛效果最好。在Mg-Ca體系中添加3.2Wt.%Ca時(shí)，除鉛效果最好，且隨著Mg含量的增加，鉛黃銅合

5、金中的β相逐漸增加，α相逐漸減少。合金α相組織呈先細(xì)化后增大再減小的的變化過程。
　　(4)通過正交試驗(yàn)優(yōu)選影響試驗(yàn)結(jié)果的因素以確定各因素的最佳水平。優(yōu)化試驗(yàn)的最佳除鉛率為86%，除鉛元素添加量為5.56Wt.%，保溫時(shí)間為10min，NaF的添加量為5Wt%，保溫溫度的誤差均方小于誤差列的誤差均方，保溫溫度歸為誤差一列。經(jīng)掃描電鏡、能譜分析以及XRD分析，殘存在黃銅內(nèi)的鉛（0.45Wt.%）都以Ca-Pb化合物的形式穩(wěn)定存在于合