再生銅火法精煉除鐵工藝及熱力學(xué)研究.pdf

1、中國(guó)是銅消費(fèi)大國(guó)，但生產(chǎn)電解銅用的銅精礦、再生銅有75％依賴進(jìn)口，這嚴(yán)重制約了我國(guó)銅工業(yè)的發(fā)展，因此我國(guó)廢雜銅的回收、精煉和再利用技術(shù)顯得尤為重要。廢雜銅回收利用的難點(diǎn)主要在于對(duì)銅熔體雜質(zhì)元素的調(diào)控機(jī)理和精煉工藝的研究，目前國(guó)內(nèi)的研究解決了部分雜質(zhì)的去除問題，更多的是依靠工廠實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)作指導(dǎo)，有關(guān)合金元素的調(diào)控理論急需要更加深入的研究。
　　本文以高含鐵量的廢紫雜銅為原料進(jìn)行除鐵研究，通過氧化精煉和熔劑法研究了除雜的熱力學(xué)過程，探

2、討了熔劑成分、保溫時(shí)間、精煉溫度等工藝參數(shù)對(duì)熔煉實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律，并通過材料檢測(cè)手段驗(yàn)證了除雜反應(yīng)的進(jìn)行，最后通過對(duì)比軟件模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)討論了不同熔劑配方的除鐵效果，確定了火法精煉再生銅除鐵最佳工藝參數(shù)。
　?。?）結(jié)合 FactSage軟件熱力學(xué)計(jì)算出了Cu-0.5Fe合金在熔化溫度下銅的活度aCu（1086.725℃）=1.0018，并由吉布斯杜亥姆方程推導(dǎo)出了二元合金中組元Fe的活度系數(shù)的計(jì)算公式；計(jì)算出了反應(yīng)式2Fe

3、+2Cu2O+ SiO2=2FeO·SiO2+4Cu的實(shí)際反應(yīng)自由能ΔG1423 K=?2234925 J·mol-1為負(fù)，確定了氧化精煉和SiO2除鐵的可行性；計(jì)算得出了氧化精煉的溫度為1150℃，以及在該溫度下可以除去鐵的極限濃度為0.0011wt.%。
　?。?）對(duì)比了A1、A2、A3、A4四種配方的熔劑的除鐵效果，隨著保溫時(shí)間的增加，A1、A2、A3三種配方的除雜效率基本呈線性增長(zhǎng)，10 min時(shí)鐵的含量迅速下降，然后反應(yīng)

4、變緩，在30 min時(shí)達(dá)到0.005%鐵含量的最大除鐵效果。對(duì)熔渣進(jìn)行物相分析證實(shí)了SiO2與FeO化合造渣反應(yīng)的發(fā)生。
　?。?）通過FactSage軟件中Equilib模塊模擬計(jì)算了不同熔劑配方對(duì)銅熔體除鐵的結(jié)果，驗(yàn)證了1150℃作為氧化精煉除鐵的精煉溫度是可行的，且能達(dá)到比較好的除鐵效果。理論計(jì)算表明精煉溫度越高，除鐵效果越差。計(jì)算結(jié)果還驗(yàn)證了A3配方熔劑的除鐵效率最高，但熔渣中含銅量最高。綜合考慮除雜效果和渣中含銅量，A2