天然氣熱解還原銅渣過程及夾雜物分析的研究.pdf

1、我國的銅礦資源日趨枯竭，目前含銅0.2％～0.3％的銅礦已被開采利用，需大量進(jìn)口銅精礦，與此同時，銅熔煉產(chǎn)出銅渣大量堆存，其中含銅量通常在0.5％以上，含鐵在40％以上，因此，綜合回收銅渣中的銅、鐵等有價元素具有重要的意義。
　　目前，工業(yè)上銅渣貧化的方法主要有火法貧化和選礦法。選礦法是通過磁選和浮選分離來富集有價金屬，但其對銅渣的要求較高，一般只能處理硫化態(tài)的銅渣或銅礦;工業(yè)上大都采用火法貧化，主要考慮銅渣中銅的回收利用，其中的

2、鐵則往往作為雜質(zhì)被拋棄或被抑制進(jìn)入殘渣，且銅的回收率一般并不高，反應(yīng)能耗高，產(chǎn)生廢氣污染?；诖耍n題組提出了利用天然氣熱解還原銅渣中有價金屬直接冶煉含銅抗菌不銹鋼的的新工藝。該方法的優(yōu)勢在于充分利用熱態(tài)銅渣化學(xué)潛熱，還原劑化學(xué)反應(yīng)活性高，同時高效提取銅渣中銅、鐵等有價金屬直接冶煉高附加值的含銅抗菌不銹鋼。
　　本課題首先對銅渣和天然氣反應(yīng)體系的熱力學(xué)進(jìn)行了分析，然后采用XRD、SEM、ICP、化學(xué)分析、金相顯微鏡等手段對銅渣的組

3、成和礦相、天然氣熱解還原銅渣正交實驗、中頻感應(yīng)爐2kg放大實驗的結(jié)果進(jìn)行了分析和表征，得出以下結(jié)論:
　　(1)熱力學(xué)計算表明:在1300℃～1500℃溫度范圍內(nèi)，銅渣中Fe2SiO4、 Fe3O4、CuO、ZnO、MoO等氧化物均可被還原;吹氧煉鋼過程鐵水中的[Si]、[B]、[Ti]、[Al]、[Mg]、[Ce]等元素容易氧化進(jìn)入渣相，[Cu]、[Ni]、[Mo]、[W]、[As]、[Sb]、[Co]等元素不會被氧化最終留在鋼

4、液中;利用HSC熱力學(xué)計算軟件繪制了鐵氧化物還原過程平衡氣相組成和Fe-Cu-C-O體系的優(yōu)勢區(qū)圖，鐵和銅有一個共同存在的穩(wěn)定區(qū)域。
　　(2)基于共存理論建立了CaO-MgO-FeO-Fe2O3-Al2O3-SiO2-Cu2O渣系模型，渣系中(FeO)組分的作用濃度隨著溫度的升高而增大，隨著CaO添加量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，MgO添加量超過15％時渣中(FeO)的作用濃度呈下降趨勢，隨著Al2O3添加量的增加而降低。

5、r>　　(3)由天然氣熱解還原銅渣正交試驗得出的最優(yōu)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度1450℃、堿度1.0、通氧時間30min，此時金屬還原率為91.74％;反應(yīng)溫度對還原率影響顯著，鐵水中的夾雜As分布均勻，主要與Fe固溶結(jié)合生成FeAs等存在于鐵水中，少量的C均勻的與Fe固溶形成滲碳體，而S主要與Fe、Cu結(jié)合成以金屬硫化物形式存在鐵水中;
　　(4)感應(yīng)爐放大實驗表明，金屬還原率隨著反應(yīng)溫度的升高而增加，而鐵水中As、S雜質(zhì)隨著溫度的升高