天然氣熱解還原銅渣過(guò)程及夾雜物分析的研究.pdf

1、我國(guó)的銅礦資源日趨枯竭，目前含銅0.2％～0.3％的銅礦已被開(kāi)采利用，需大量進(jìn)口銅精礦，與此同時(shí)，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(jià)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(guò)磁選和浮選分離來(lái)富集有價(jià)金屬，但其對(duì)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?jiān)毅~的回收率一般并不高，反應(yīng)能耗高，產(chǎn)生廢氣污染?；诖?，課題組提出了利用天然氣熱解還原銅渣中有價(jià)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(shì)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(shí)高效提取銅渣中銅、鐵等有價(jià)金屬直接冶煉高附加值的含銅抗菌不銹鋼。
　　本課題首先對(duì)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(duì)銅渣的組

3、成和礦相、天然氣熱解還原銅渣正交實(shí)驗(yàn)、中頻感應(yīng)爐2kg放大實(shí)驗(yàn)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(jì)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(guò)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(huì)被氧化最終留在鋼

4、液中;利用HSC熱力學(xué)計(jì)算軟件繪制了鐵氧化物還原過(guò)程平衡氣相組成和Fe-Cu-C-O體系的優(yōu)勢(shì)區(qū)圖，鐵和銅有一個(gè)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(shì)，MgO添加量超過(guò)15％時(shí)渣中(FeO)的作用濃度呈下降趨勢(shì)，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(yàn)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(shí)間30min，此時(shí)金屬還原率為91.74％;反應(yīng)溫度對(duì)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(shí)驗(yàn)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