鉛黃銅除鉛機理及工藝研究.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，因此鉛黃銅廣泛應用于生活的各個領(lǐng)域。但鉛黃銅中的鉛容易以固態(tài)或氣態(tài)的形式析出進入環(huán)境，并能不斷富集，嚴重污染環(huán)境和危害人體健康。各國相繼頒布含鉛銅合金的使用限令。歐美、日本出臺的法令規(guī)定：2006年后水管道的鉛溶出量需從0.05mg/L降低到0.01mg/L。我國也出臺了相關(guān)條令對鉛等有害物質(zhì)作了嚴格限制。鑒于含鉛銅合金的使用限制，我國每年有大量的廢舊鉛黃

2、銅需要進行除鉛除雜的環(huán)保再生利用，因此開展對鉛黃銅除鉛機理及工藝研究對促進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象，應用冶金熱力學和動力學基礎(chǔ)理論，探索研究了鉛黃銅除鉛機理及其可行性，采用Factage熱力學模擬計算和試驗研究了鉛黃銅除鉛工藝和Ca對除鉛效果的影響，并通過光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）及X射線衍射分析(XRD)等檢測手段對研究結(jié)果進行檢測分析。主要研究內(nèi)

3、容和研究結(jié)果如下：
　　(1)經(jīng)過對鉛黃銅除鉛機理進行熱力學、動力學理論分析，從理論上探索研究了鉛黃銅除鉛試驗可行性。
　　(2)通過 FactSage對鉛黃銅除鉛進行熱力學模擬計算，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中Ca與Pb反應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、低密度的Ca-Pb化合物，在NaF的吸附作用下上浮，通過扒渣達到除鉛的

4、目的。在Cu-Ca除鉛體系中，Ca的添加量為2.5Wt.％時，除鉛率達到99.7%。Mg-Ca除鉛體系中，Ca的添加量為3.2Wt.%，除鉛率達到99.8%。
　　(3)試驗研究了鉛黃銅除鉛工藝和 Ca元素對除鉛效果的影響。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，除鉛效果最好。在Mg-Ca體系中添加3.2Wt.%Ca時，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相組織呈先細化后增大再減小的的變化過程。
　　(4)通過正交試驗優(yōu)選影響試驗結(jié)果的因素以確定各因素的最佳水平。優(yōu)化試驗的最佳除鉛率為86%，除鉛元素添加量為5.56Wt.%，保溫時間為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