發(fā)布時間：2022-02-14 14:04

　　針對廢雜銅冶煉過程污染復(fù)雜，具體污染特性不明確，污染防控缺少數(shù)據(jù)支撐的問題，選取典型企業(yè)，對廢雜銅冶煉過程中主要污染特性及污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行了研究。采用物質(zhì)總需求輸入-輸出及特定物質(zhì)流分析法對廢雜銅冶煉過程進(jìn)行物質(zhì)流分析發(fā)現(xiàn)，銅主要損耗在NGL爐精煉階段，污染物產(chǎn)生工序主要包括頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉、NGL爐精煉及精煉搖爐精煉。污染特性分析表明，熔煉煙塵中含有大量Cu、Pb、Zn、Cd、As等重金屬元素，Cd、As等元素主要以酸可提取態(tài)存在，環(huán)境活性較高；精煉渣含銅量較高，可返回進(jìn)行再次熔煉。爐體溫度升高促進(jìn)了Cu、Pb、Zn、Ni向氣相的轉(zhuǎn)化，還原性氣氛明顯抑制了Cu、Pb的揮發(fā)，Zn在氧化性氣氛中揮發(fā)率相對較低，氯的存在促進(jìn)了重金屬的揮發(fā)；用Aspen Plus構(gòu)建了廢雜銅冶煉工藝過程的模擬模型，實現(xiàn)了對該過程的準(zhǔn)確模擬，并計算分析了操作條件對造渣效率、熔煉爐出口煙氣組成以及煙塵產(chǎn)生量等的影響。 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

課題研究技術(shù)路線圖

Cu Pb Zn Sn As Ni Fe Au Ag低品位廢銅料 72.5 0.27 8.78 2.12 0.08 0.52 1.32 0.00021 0.0482圖2-1 低品位廢雜銅冶煉工藝流程Fig.2-1 Smelting process of low grade scrap copper頂吹轉(zhuǎn)爐處理廢雜銅的過程主要包括加料、熔煉、出渣和吹煉、出銅等步驟。將低品位廢雜銅原料連同精煉爐渣投入頂吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熔煉，并向爐中投加石英石、石灰石等造渣劑去除銅中的鉛、錫、鎳等雜質(zhì)，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐中的倒渣、吹煉等過程之后產(chǎn)出熔融的粗銅。頂吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出的粗銅通過行車轉(zhuǎn)運加入NGL爐，并適當(dāng)補充加入高品位雜銅。NGL爐采用天然氣作燃料和還原劑對頂吹轉(zhuǎn)爐產(chǎn)出的粗銅進(jìn)行氧化、還原等工藝操作，產(chǎn)出陽極銅。陽極銅經(jīng)過澆鑄之后變?yōu)殛枠O板，一部分外售，另一部分進(jìn)入電解車間進(jìn)一步精煉、提純。電解精煉主要是用于進(jìn)一步去除存在于火法精銅中的有害雜質(zhì)元素，同時回收金、銀等有價金屬。電解精煉利用銅和雜質(zhì)的電位序不同，在直流電的作用下陽極上的銅電化溶解，并在陰極電化析出

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文- 30 -圖2-2 高品位廢雜銅冶煉工藝流程Fig.2-2 Smelting process of high grade scrap copper2.4 廢雜銅冶煉過程物質(zhì)流分析方法構(gòu)建2.4.1 廢雜銅冶煉過程物質(zhì)流分析依據(jù)和理論基礎(chǔ)物質(zhì)流分析是在工業(yè)代謝的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其從物質(zhì)流動的角度對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)之間的物質(zhì)流動規(guī)律。物質(zhì)流分析建立在質(zhì)量守恒定律基礎(chǔ)之上，即：物質(zhì)輸入量（Inputs）=物質(zhì)輸出量（Outputs）+物質(zhì)存量凈增量（NAS）[102]，其基本模型與理論基礎(chǔ)為如圖2-3所示的經(jīng)濟(jì)環(huán)境系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系圖[103]。該系統(tǒng)中把經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)看做是嵌入自然環(huán)境系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)通過與其周圍的自然環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)的物質(zhì)和能量的輸入和輸出保持連接。該模型表示物質(zhì)流可以分為兩部分：一部分為社會-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)流，即進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的自然資源經(jīng)過生產(chǎn)、加工最終成為成品的整個生命周期；另一部分是在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之外的物質(zhì)流，即生產(chǎn)原料進(jìn)入生產(chǎn)活動以及最終產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至消費者的過程[104]。社會/經(jīng)濟(jì)環(huán)境能源物質(zhì)能源物質(zhì)圖2-3 物質(zhì)流分析理論基礎(chǔ)模型及框架Fig.2-3 Theory model and framework of material flow analysis2.4.2 廢雜銅冶煉過程物質(zhì)流分析方法確定礦銅經(jīng)過冶煉后所得的銅，依據(jù)使用要求加入多種元素，之后進(jìn)入流通環(huán)節(jié)，再生銅生產(chǎn)的原料即為銅產(chǎn)品進(jìn)過消費與使用環(huán)節(jié)之后被收集回收所得的廢銅料

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本文編號：3624697