【摘要】：鋼鐵工業(yè)發(fā)展較快,導(dǎo)致國(guó)內(nèi)鐵礦資源的供給量嚴(yán)重不足,鐵礦石對(duì)外依存度越來(lái)越高。另一方面煉銅工業(yè)產(chǎn)生的含鐵40%左右的爐渣,一直沒(méi)有得到有效回收利用。因此回收銅渣中的鐵,對(duì)降低銅渣的大量堆存造成的環(huán)境污染、緩解鐵資源緊張的局面有重要意義。銅渣的礦物學(xué)研究表明:鐵元素主要是以難還原、熔點(diǎn)低的鐵橄欖石形式存在。渣中金屬鐵和銅的嵌布粒度極細(xì)、分布較均勻、多種礦物互相包裹在一起,使其結(jié)構(gòu)致密、質(zhì)地堅(jiān)硬、化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定�；厥浙~渣中的鐵等有價(jià)金屬,必須對(duì)銅渣進(jìn)行改性處理,構(gòu)造鐵和硅的富集相,分離渣中的鐵和硅。為此,提出采用含碳球團(tuán)-轉(zhuǎn)底爐工藝回收銅渣中鐵的方法,系統(tǒng)研究了還原溫度、還原時(shí)間、C/O、銅渣粒度、煤粉粒度、Al_2O_3配比、磁鐵礦配比等因素對(duì)銅渣直接還原過(guò)程金屬化率、礦相結(jié)構(gòu)等變化的影響。研究表明,溫度、時(shí)間、配碳量、煤粉和銅渣粒度是影響銅渣直接還原過(guò)程的主要因素,提高反應(yīng)溫度,金屬化率和鋅的揮發(fā)率逐漸升高;延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間、增加配碳量、降低銅渣和煤粉的粒度,金屬化率和鋅的揮發(fā)率均先增加后降低。添加的堿性氧化物Ca O會(huì)與Si O2結(jié)合形成硅酸鹽,破壞了Si O2與Fe O的結(jié)合,增加了Fe O的活度,促進(jìn)了鐵橄欖石的還原。添加Al_2O_3調(diào)整了爐渣組成,具有改善了爐渣的熔化溫度和黏度的作用;添加適量磁鐵礦有利于增加渣中鐵晶核的數(shù)量,促進(jìn)鐵晶粒的聚集長(zhǎng)大。還原產(chǎn)物的衍射分析表明,直接還原過(guò)程中,銅渣逐漸由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變成晶態(tài),同時(shí)渣中的鐵橄欖石等物相逐漸被還原,還原產(chǎn)物中的主要物相為Fe和Si O2。添加堿性氧化物Ca O以及Al_2O_3后,還原產(chǎn)物的組成由自然堿度時(shí)Fe和Si O2,逐步轉(zhuǎn)變成Fe、Si O2、Ca Si O3、Mg Al2O4、Fe+2Al2O4,改變了銅渣的物相組成,爐渣組成逐漸由Fe O-Si O2-Ca O三元體系向Si O2-Ca O-Al_2O_3轉(zhuǎn)變。優(yōu)化出的最佳工藝參數(shù)為:還原溫度為1200℃、還原時(shí)間為30分鐘、C/O為1.4、銅渣粒度為100~150目、煤粉粒度為150~200目,堿度0.4,磁鐵礦配比20%,Al_2O_3配比13%;此時(shí)銅渣的金屬化率高達(dá)87.59%,鋅的揮發(fā)率94.61%。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TF56;X758
【圖文】：

20 30 40 50 60 704432211112 /(°)3 PbO4 Fe3O45 Ca2( SiO4)1344555圖 3 銅渣的 XRD 曲線Fig.3 Copper slag XRD curve2.3.3 銅渣微觀結(jié)構(gòu)考察銅渣的微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)面掃描分析化學(xué)元素的分布情況，以及通過(guò)能譜分析微觀結(jié)構(gòu)中不同顏色區(qū)域的主要物質(zhì)組成情況。1）銅渣微觀結(jié)構(gòu)

- 13 -圖 5 元素的面分布情況Fig.5 Distribution of elements分布進(jìn)行面掃描分析可知，渣中的，其余的銅、硫等則呈現(xiàn)出局部區(qū)元素主要是以冰銅的形式存在渣中。鐵、硫，并夾雜有少量的鋅；其余底的主要組成相為鐵橄欖石；鐵主是以鐵橄欖石和玻璃體形式存在，

圖 6 冰銅相、爐渣本體及能譜分析Fig.6 Matte, slag and energy spectrum analysis表 4 不同區(qū)域的元素組成Table4 The elements of different regions樣點(diǎn)O Mg Al Si S K Ca Fe Zn PbCu1Wt/ % — — — — 20.64 — — 17.17 — 11.86 50.33At/ % — — — — 35.76 — — 17.07 — 3.18 43.992Wt/ % 28.52 1.26 2.57 19.81 0.80 0.80 2.44 37.93 2.31 3.02—At/ % 51.20 1.49 2.74 19.81 0.72 0.58 1.75 19.51 1.01 0.42—通過(guò)對(duì)銅晶粒及爐渣基底進(jìn)行半定量分析，結(jié)合元素的面掃描分析，認(rèn)為渣中的銅主要以 CuS、CuO、CuSO4等形式存在于冰銅相中，其中以 CuS 為主，鐵在銅晶粒中以 FeS 形式存在，但含量極少；鋅以硫化物和氧化物形式存在（ZnS 和 ZnO），鋅在銅晶粒中含量很少，爐渣的基底中主要是以鐵、氧、硅三種元素為主。

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本文編號(hào)：2788709