【摘要】：鋅是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防科技建設(shè)不可或缺的金屬。目前,世界范圍內(nèi)85%左右的鋅金屬都是由濕法煉鋅工藝產(chǎn)出。濕法煉鋅過程中,為使硫酸鋅溶液為達(dá)到電解要求,須進(jìn)行脫氯凈化處理。硫酸鋅溶液脫氯的工藝中,如銀離子沉淀脫氯、離子交換脫氯、萃取脫氯等方法都存在一些限制條件,影響其進(jìn)一步的工業(yè)化應(yīng)用。銅渣除氯法具有原料易得,工藝簡單、生產(chǎn)成本低、初次脫氯率較高等優(yōu)點(diǎn),因而在工業(yè)中被廣泛的應(yīng)用。但銅渣脫氯法在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一種以CuC1和Cu20沉淀為主要物相的殘?jiān)?這部分殘?jiān)壳斑�沒有一個合理高效的處理方法,造成銅、鋅資源的大量浪費(fèi)。因此,尋求一種經(jīng)濟(jì)有效、環(huán)境友好的處理CuCl渣的新技術(shù)就顯得尤為重要。現(xiàn)今,能源和環(huán)保問題備受人們關(guān)注,微波加熱作為一種綠色環(huán)保、高效快速的加熱方式,正被廣泛的應(yīng)用于化工、材料和冶金等領(lǐng)域。微波加熱與常規(guī)加熱方式存在著顯著的不同,微波加熱通過介質(zhì)本身的介電損耗來加熱物料,因此在宏觀上表現(xiàn)出選擇性加熱、加熱速度快、易于控制、可以降低反應(yīng)溫度等優(yōu)點(diǎn)。對于銅渣法脫除硫酸鋅溶液中氯后產(chǎn)生的CuCl渣,其主要含氯物相為CuCl,它在氧氣氣氛下發(fā)生的主要反應(yīng)包括熔化、揮發(fā)以及氧化反應(yīng)。在一定溫度下,CuCl可以與02反應(yīng)最終形成CuO和C12,同時達(dá)到回收金屬和氯的目的。渣中的CuCl較其它成分在微波場下有較強(qiáng)的吸波特性,因此,利用微波選擇性內(nèi)部加熱的優(yōu)勢,并結(jié)合通氧,強(qiáng)化雜質(zhì)組元-氯化物的氧化脫氯反應(yīng)。本文的主要研究內(nèi)容如下：1.通過對CuCl渣微波氧化焙燒脫氯過程中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算,得到不同溫度下各反應(yīng)的AG-T圖,結(jié)合文獻(xiàn)和TG-DTA分析,得到CuCl的氧化規(guī)律,并通過對Cb-H20體系的E-pH圖進(jìn)行研究,得到了氯在尾氣吸收液中的存在規(guī)律。2.采用諧振腔微擾法對13℃至450℃下CuCl渣的介電參數(shù)進(jìn)行測量,并對其微波穿透深度進(jìn)行計(jì)算。CuCl渣的介電常數(shù)隨溫度的升高不斷變大,并且介電常數(shù)在13-450℃之間的變化規(guī)律趨近于線性關(guān)系：介電損耗因子和損耗角正切在溫度為13-300℃之間時,穩(wěn)定在一定值范圍,而在溫度為300-450℃之間時有明顯升高：微波穿透深度在溫度為13-300℃之間時,穩(wěn)定在7.8-8.4 cm,而在溫度為300-450℃之間時,物料的微波穿透深度下降至6.1 cm。CuCl渣在微波場中升溫速率較快,15 min左右即可達(dá)到500℃以上,可以適用于微波焙燒脫氯實(shí)驗(yàn)。3.采用HFSS軟件,對微波焙燒過程中的物料位置和厚度進(jìn)行優(yōu)化,并對矩形微波腔體在空載和負(fù)載情況下的場分布進(jìn)行模擬。結(jié)果表明,物料位置位于腔體XOY平面中心和厚度為13 mm,即物料尺寸為90×60×13 mm且物料位于腔體中心位置時,微波加熱效果最好,效率最高。4.開展常規(guī)和微波氧化焙燒CuCl渣脫氯的動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在相同條件下,微波加熱不僅縮短了30 min的處理時間,且提高了12%的氯脫除率。根據(jù)動力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),氧化脫氯過程的主要控制步驟均為界面化學(xué)反應(yīng)控制,微波和常規(guī)兩種不同加熱方式下的表觀活化能分別為42.36和52.69kJ/mol,采用XRD、SEM-EDS、Raman等分析測試方法驗(yàn)證了上述結(jié)果。5.采用響應(yīng)曲面法分別對常規(guī)和微波焙燒脫氯實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果顯示：常規(guī)焙燒溫度為456℃、保溫時間為127 min、氧氣流量為170 mL/min的條件下,氯的脫除率可以達(dá)到84%左右；微波氧化焙燒溫度為438℃、保溫時間為104 min、氧氣流量為163 mL/min、微波功率為1183 W的條件下,氯的脫除率可以達(dá)到94%左右。6.基于小試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,開展擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化試生產(chǎn),結(jié)果顯示：對于120 kg級擴(kuò)大實(shí)驗(yàn),在焙燒溫度450℃,攪拌轉(zhuǎn)速10r/min,保溫時間3h,通入氧氣量7-8 m3/h的條件下,氯脫除率達(dá)到85%以上,處理CuCl渣能耗為0.5kW·h/kg左右；對于300埏級產(chǎn)業(yè)化試生產(chǎn),在焙燒溫度450℃,物料濕度3-5%,攪拌轉(zhuǎn)速5 r/min,保溫時間4 h,通入氧氣量70-80 m3/h的條件下,氯脫除率可達(dá)86%左右。綜上所述,本文針對現(xiàn)有處理CuCl渣工藝的不足,提出了微波氧化焙燒脫氯新技術(shù)。從反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)等方面出發(fā),采用模擬仿真、響應(yīng)曲面優(yōu)化等方法,對反應(yīng)機(jī)理及實(shí)驗(yàn)工藝進(jìn)行研究,并使用XRD、SEM-EDS和Raman等分析測試方法從微觀角度對脫氯機(jī)理進(jìn)行探求,開辟了含氯物料處理的新思路。
【圖文】：

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波照射后表面出現(xiàn)明顯的裂縫，造成這種效果的原因是微波福射后，，煤中產(chǎn)生了逡逑較大的熱應(yīng)力。經(jīng)微波福射和未經(jīng)微波福射樣品存在著明顯的區(qū)別，并通過ＸＲＤ逡逑分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過微波福射的煤具有更高的結(jié)晶衍射峰，如圖１－６所示。逡逑１９逡逑
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF813

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5 ;微波能應(yīng)用設(shè)備[J];中外輕工科技;1999年06期

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8 ;襄樊、武漢卷煙廠用微波能進(jìn)行烘煙絲試驗(yàn)[J];煙草科技通訊;1976年01期

9 ;微波能烘煙絲試驗(yàn)[J];煙草科技通訊;1977年03期

10 H.M.Kingston ,L.B.Jassie ,田松柏;在高溫高壓下對生物、植物樣品進(jìn)行酸分解的微波能體系[J];地質(zhì)地球化學(xué);1988年07期

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4 陳新生;;“微波能”在水產(chǎn)品加工技術(shù)中的應(yīng)用[A];91'全國包裝和食品機(jī)械與食品加工學(xué)術(shù)討論會/包裝和食品機(jī)械專業(yè)學(xué)會第二屆學(xué)術(shù)年會論文集（第一冊）[C];1991年

5 郭振庫;卜玉蘭;;微波萃取中微波非熱效應(yīng)的初步探討[A];中國化學(xué)會全國微波化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2005年

6 趙長通;孫茂鑫;;微波能水處理技術(shù)[A];全國小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)（設(shè)備）交流與工程咨詢研討會論文集（續(xù)集）[C];2003年

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9 何士華;劉昌齡;;微波在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究[A];第四屆全國中學(xué)化學(xué)教學(xué)研討會論文集（三）[C];2004年

10 張?zhí)K閩;丁義江;沈嶸;房留琴;丁曙晴;譚妍妍;王業(yè)皇;傅亞平;;微波結(jié)合中藥治療直腸子宮內(nèi)膜異位癥臨床應(yīng)用研究[A];中醫(yī)藥現(xiàn)代化與科技創(chuàng)新高層論壇暨第二屆金陵名醫(yī)論壇論文集[C];2007年

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6 解放軍第260醫(yī)院理療科 陳瑞文;微波能治療哪些病[N];河北科技報(農(nóng)村版);2000年

7 孫茂鑫;微波能水處理技術(shù)[N];中國水利報;2003年

8 本報記者 班健;微波能污水處理技術(shù)前景廣闊[N];中國環(huán)境報;2003年

9 苗葳　黃永強(qiáng) 本報記者 田建海;微波冶金 冶金工業(yè)的新革命[N];中國信息報;2011年

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5 劉希濤;典型有機(jī)污染物的活性炭吸附/微波再生方法與特性[D];大連理工大學(xué);2004年

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本文編號：2653990