重金屬短流程冶金爐渣活度研究與過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、短流程清潔冶金是重金屬冶金技術(shù)的發(fā)展方向。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外先后出現(xiàn)了多種短流程直接煉鉛和連續(xù)煉銅試驗(yàn)方案，有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。但是，短流程清潔冶金無(wú)論在工藝流程，還是在基礎(chǔ)理論上，仍有不少問(wèn)題有待研究解決。
　　 本論文以“閃速煉鉛”和“閃速連續(xù)煉銅”為研究對(duì)象，通過(guò)開(kāi)展新型冶金爐渣活度研究和過(guò)程數(shù)值模擬，探索重金屬短流程冶金規(guī)律，以完善直接煉鉛和連續(xù)煉銅理論，為其工業(yè)應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)，促進(jìn)該項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重

2、金屬短流程冶金新技術(shù)的發(fā)展。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 基于爐渣結(jié)構(gòu)共存理論，研究建立了Cu2O-CaO-Fe2O3三元渣系、Cu2O-CaO—SiO2-FeO—Fe2O3五元渣系和PbO-ZnO-CaO-SiO2-FeO—Fe2O3六元渣系的組元活度計(jì)算模型，計(jì)算并繪制了渣中CaO、Cu2O、Fe2O3、PbO和ZnO等組元的等活度曲線圖，考察了堿度和溫度等因素對(duì)組元活度NCaO、NCu2O、NFe2O3和組元活度系數(shù)γC

3、u2O、γFeO、γPbO、γZnO的影響。結(jié)果表明，計(jì)算值與文獻(xiàn)實(shí)測(cè)值吻合程度高，模型能較好地反映爐渣體系的結(jié)構(gòu)本質(zhì)；研究結(jié)果填補(bǔ)了新型冶金爐渣的活度數(shù)據(jù)，也證明了爐渣結(jié)構(gòu)共存理論用于有色冶金領(lǐng)域的可行性。
　　 基于最小吉布斯自由能原理，研究建立了閃速煉鉛過(guò)程多相平衡數(shù)學(xué)模型；基于此模型，對(duì)閃速煉鉛過(guò)程進(jìn)行了多因素耦合仿真，通過(guò)改變噸礦氧量(OVPTC)、富氧濃度(OG)、熔煉溫度(T)、熔劑量以及精礦成分，研究了各工藝參數(shù)

4、對(duì)粗鉛含硫、煙塵率、熔煉直收率的綜合影響，研究了閃速煉鉛過(guò)程的相組成變化規(guī)律和氧(硫)勢(shì)變化情況，研究了鉛、鋅、銅、鐵在閃速煉鉛各相中的分配行為。結(jié)果表明，所建立模型的模擬結(jié)果與奧托昆普半工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合的較好，能較好地反映閃速煉鉛實(shí)際；奧托昆普公司采用122 Nm3/t的富氧(OG=95％)在1210℃進(jìn)行閃速煉鉛半工業(yè)試驗(yàn)，是綜合考慮粗鉛含硫、煙塵率及鉛的直收率等因素的結(jié)果。
　　 將閃速連續(xù)煉銅過(guò)程視為由相對(duì)獨(dú)立的閃速造锍

5、熔煉過(guò)程和連續(xù)吹煉造銅過(guò)程構(gòu)成，分別建立了閃速造锍熔煉多相平衡數(shù)學(xué)模型和連續(xù)吹煉造銅局域平衡數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)中間物料的傳遞將兩模型有機(jī)結(jié)合，從而構(gòu)建了完整的閃速連續(xù)煉銅過(guò)程數(shù)學(xué)模型?；诖四Ｐ停瑢?duì)閃速連續(xù)煉銅過(guò)程進(jìn)行了多因素耦合仿真，研究了爐型結(jié)構(gòu)、爐渣渣型和銅锍品位對(duì)閃速連續(xù)煉銅過(guò)程粗銅生成熱力學(xué)的影響；研究了閃速連續(xù)煉銅過(guò)程的相組成變化規(guī)律和氧(硫)勢(shì)變化情況；研究了噸礦氧量(OVPTC)、富氧濃度(OG)、熔煉溫度(T)和精礦組成