铅黄铜熔炼除渣工艺改进
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浅谈铅冶炼常见的技术及其改进措施摘要:铅冶炼技术是确保铅金属产量的重要载体,随着低碳环保概念的深入,如何在确保达到节能目标的同时保证铅产量的需要,是铅冶炼企业的重要工作内容,基于此,本文阐述了铅的性质特征,对铅冶炼技术及其改进措施进行了探讨分析。
关键词:铅;性质特征;铅冶炼技术;改进;措施一、铅的性质特征铅具有熔点低、密度大、展性好、易加工、延性差以及对电和热的传导性能不好与高温下易挥发等特征,使其在制酸工业、蓄电池、电缆包皮及冶金工业设备的防腐衬里等许多领域中得到应用。
但铅和其化合物对人体各组织均有毒性,中毒途径可由呼吸道吸入其蒸气或粉尘,然后呼吸道中吞噬细胞将其迅速带至血液,或经消化道吸收,进入血循环而发生中毒。
铅冶炼过程中导致环境污染事故频发、污染纠纷不断,成为影响所在区域社会稳定的重要因素,二、常见的铅冶炼技术分析1、常见的铅冶炼技术。
在我国常见的铅冶炼技术主要有:一是利用烧结—鼓风炉进行铅冶炼;二是卡尔多炉铅冶炼技术;三是澳斯麦特铅冶炼技术;四是氧气底吹熔池铅冶炼技术;五是水口山铅冶炼技术;六是基夫赛特铅冶炼技术;七是HUAS闪速铅冶炼技术。
其中,烧结—鼓风炉铅冶炼技术最为落后,且能耗大,但由于经济性强,因而目前仍广泛应用,而基夫赛特铅冶炼技术和HUAS闪速铅冶炼技术是最为先进的铅冶炼技术。
以下简要分析几种铅冶炼技术。
2、粗铅火法冶炼分析。
其主要是通过铅精矿和熔剂、返料配料、制粒后,送氧气底吹熔炼炉进行氧化熔炼,产出一次粗铅和铅氧化渣,一次粗铅铸锭后送电解精炼车间,铅氧化渣经铸渣机铸块后,由链斗输送机送至鼓风炉车间的铅氧化渣仓。
熔炼炉产出的烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘后,送硫酸车间制酸。
铅烟尘送烟尘仓返回熔炼配料。
鼓风炉还原所需焦炭筛分后和块状熔剂分别送入鼓风炉车间的焦炭仓和熔剂仓。
铅氧化渣块、焦炭块、熔剂块计量后采用电动加料小车从鼓风炉两侧加入鼓风炉内。
鼓风炉产出的粗铅铸锭后送精炼车间,炉渣进入电热前床沉淀保温,然后放入渣包吊运至烟化炉工段。
第31卷第4期2006年8月 昆明理工大学学报(理工版)Jour nal ofK un m ing Un i versity of Sci ence a nd Technology (S cience and Technolo gy )V o.l 31 N o .4 A ug .2006收稿日期:2005-09-26.第一作者简介:班丽丽(1980-),女,在读博士生.主要研究方向:冶金新工艺及钢铁功能材料.E -ma il :banlili @to 一种除铜新工艺在粗铅精炼中应用研究班丽丽1,2,刘中华1,雍歧龙2,陈雯1,孙保华1,顾晓明1(1.昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明650093;2.钢铁研究总院结构材料研究所,北京100081)摘要:针对西北铅锌厂粗铅火法精炼过程中,直接加单质硫进行除铜而出现硫损过大的问题,对除铜工艺中硫的利用方式进行了研究,提出一种除铜新工艺,即利用硫化铅代替单质硫进行除铜.在本实验中,对硫加入过量率、加热温度、加热时间等制备PbS 的工艺条件进行了研究,并确定了加PbS 除铜工艺的最佳硫化铅用量,最佳搅拌时间等技术条件.实验结果表明,粗铅中含铜量由0.814%下降至0.011%,除铜效率高达98.65%,且在除铜过程中,硫的利用率达92%以上.关键词:粗铅;火法精炼;硫化铅;除铜中图分类号:TF111.1文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2006)04-0010-03Study on the Applicati on of a New D ecopper i n gT echni que i n R efi n i ng of Lead BullionBAN L i -li 1,2,LI U Zhong -hua 1,YONG Q i -l o ng 2,CHENG Wen 1,SUN Bao -hua 1,GU X i a o -m i n g 1(1.Facult y ofM aterials andM etall urgical Eng i neering ,Kun m ing U ni versit y of Science and Techno l ogy ,Kun m ing 650093,China ;2.Instit ute for S truc t ura lM aterials ,Centra l Iron &Stee l Research Instit ute ,Beiji ng 100081,Chi na )Abst ract :There is a b i g pr oble m t h at too m uch su l p hu r is w asted in lead bullion py r o -refining p r ocess by add i n g sulphur d irectl y i n no rthwestm e tallur gy of lead and zinc factory .A s to the pr oble m ,a ne w m e t h od to de -copper fro m lead billion t h r ough c hang ing sulphur to PbS is i n vented .The i m pac t of su l p hur overchar ge pe rcen t -age ,heati n g te m perature and heating ti m e on percent for m ati o n of PbS are st u died ,and t h e PbS overcharge pe r -centage ,hea ting ti m e and agita tion ti m e for decoppe ring fr o m l e ad bullion are investigated too .The results of t h e experi m ent show tha t the percentage of Cu in lead bu llion is reduced fr o m 0.814%to 0.011%,t h e 98.65%coppe r in lead bu llion is successf u ll y d r o w n off and t h e 92%o rm o r e su l p hu r is used efficientl y .K ey w ords :lead bulli o n ;py r o -refining ;PbS ;decoppering0引言铅是最常用的有色金属之一.由于火法精炼比电解精炼有着能耗低、占地少、设备简单、投资较少、生产周期短和最终产品的成分容易控制等诸多优点[1],目前,火法精炼粗铅的精铅产量约占精铅总产量的80%[2,3].在粗铅火法精炼的除铜工艺中,大多数工厂采用加单质硫除铜,其主要化学反应如下: S +Pb =PbS (1) PbS +2Cu =Cu 2S +Pb(2)除铜原理是利用S 对Cu 的亲合力大于Pb ,即化学反应(2),生成的Cu 2S 密度比Pb 小,而形成浮渣,通过撇渣得到精铅[4].这两个化学反应在同一个过程中完成,由于反应温度较高,反应过程很难控制,容DOI 牶牨牥牣牨牰牨牨牪牤j 牣cn ki 牣牭牫牠牨牪牪牫牤n 牣牪牥牥牰牣牥牬牣牥牥牫易造成硫单质的燃烧,生成SO 2释放到大气中,这样既污染空气,也导致硫的用量大、利用率较低(利用率不足80%)、粗铅精炼成本增加.为了解决这一生产难题,我们考虑将这两个反应分开进行:第一步,用硫和铅反应制备硫化铅,将单质硫转化为化合态的硫,使硫元素得到固定;第二步再进行加硫(硫化铅)除铜.为此,通过对S 和Pb 反应生成PbS 的热力学及动力学的研究,提出了PbS 的制备工艺,并对除铜时硫化铅加入量、搅拌时间等工艺条件进行了研究.这种加硫(硫化铅)除铜新工艺,对减少冶金企业造成的大气污染,提高S 的利用率,降低生产成本,有着十分重要的意义.1实验部分1.1PbS 的制备将云锡公司提供的粗铅锭(其化学组成如表1所示)切割成小块,加工成铅屑,把铅屑与硫磺颗粒(商品,含S 量≥98%)混匀,在150MPa 压力下,用压片机压成块状样品.把样品放入刚玉坩埚中加热,考察加热温度、加热时间、S 加入过量率这三个因素对PbS 生成率的影响.加热设备为温控电炉,用XRD 和能谱分析对生成的硫化铅进行定量和定性分析.表1 粗铅化学组成Tab .1 Ch e m i cal co mposition of l ead bu llion 元素Pb CuSn A s Sb B i 含量/%93.740.8140.6021.133.590.07021.2加PbS 除Cu 实验称量一定量粗铅(小块状),放入坩埚内,在340℃温度下,用温控电炉将粗铅熔化,按计算值加入PbS (元素硫的加入量按形成Cu 2S 理论需求量的1.20~1.35倍计),电磁搅拌,加木屑造渣,连续搅拌适当时间后,经过自然冷却得到除Cu 的铅锭.通过XRD 和能谱分析对得到的铅产品组分进行定性和定量分析,最后计算其除铜率.2结果与讨论2.1S 加入过量率、加热时间、加热温度对PbS 生成率的影响S 加入过量率与PbS 生成率的关系如图1所示.由图1可看出,在加热温度和加热时间不变条件下,随着S 过量率增加,PbS 的生成率呈先增加后减少的趋势;当S 过量率处于22%~30%范围内时,PbS 的生成率均大于92%,其中,当硫的过量率为25%时,其生成率达到最大值95.5%.研究结果初步表明,此种PbS 的制备工艺是可行的.加热时间与PbS 生成率关系如图2所示.由图2可以看出,在硫加入量和加热温度均不变的条件下,随着加热时间增加,PbS 的生成率呈先增加后减少的趋势.造成这种现象的原因可能是在反应刚开始时,随着时间的增加,S 与Pb 的反应变得充分,故PbS 的生成率增加;经过一段时间后,反应(1)达平衡状态,这时继续加热会引起PbS 与空气及铅中其它组分发生反应,致使PbS 生成率的测量和计算值变小.但我们可以发现,加热时间在6.5~8.5h 的范围内,PbS 生成率都大于93%,当加热到8h 左右时,PbS 的生成率11第4期 班丽丽,刘中华,雍歧龙,等:一种除铜新工艺在粗铅精炼中应用研究达最大值.加热时间控制在7~8h的范围,效果较佳.加热温度与PbS的生成率的关系如图3所示.由图3可以看出,在硫加入量和加热时间都不变条件下,随着加热温度的增加,PbS的生成率呈先增加后减少的趋势.因为温度的增加使物料的活性增强,有利于化学反应正向进行,故随着温度的增加,PbS的生成率先增加;但温度过高,会造成S的燃烧,致使PbS的生成率下降.我们发现,加热温度范围在350~400℃时,PbS生成率都大于96%,且当温度为380℃左右时,PbS的生成率可高达98.7%,所以,制备PbS时的加热温度若控制在360~380℃范围内较佳.2.2PbS的加入量、搅拌时间对Pb中Cu残留量的的影响粗铅(除Cu后)中Cu含量与加入PbS过量率的关系如图4所示.由图4可知,在搅拌时间不变的条件下,随着PbS过量率的增加,铅中的铜含量呈先减少后增加的趋势.这是因为开始时随着PbS加入量的增加,粗铅中的C u被除去的几率也就增加,故Cu的残留率降低;随着PbS加入量的继续增加,粗铅中的铜几乎完全参加反应,而这时加入的PbS中仍含有少量Cu,这部分Cu导致粗铅中C u含量的测量值呈上升趋势.但总体来看,当PbS的过量率处在10%~25%范围时,铅中的铜含量均小于0.02%,而且当PbS 过量率为20%~25%时,铜含量更可低达0.01%.这些数据表明,加PbS除Cu的效果非常理想.粗铅(除Cu后)中Cu含量与搅拌时间的关系如图5所示.由图5可知,在PbS加入量不变的条件下,随着搅拌时间不断增加,铅中Cu含量先呈下降趋势,后基本保持不变.这是因为随着搅拌时间的增加,根据相似相溶原理,PbS在Pb中分布混合得更加均匀、充分,Cu与PbS更易于接触并发生反应,故铅中Cu含量降低;但当搅拌时间超过30m in后,铅中的Cu几乎完全参加反应,这时即使继续增加搅拌时间,铅中的铜含量的也不会再发生变化[7].(下转第22页)1)从计算的电子云密度图可以看出,α-A l2O3是典型的离子晶体,电子密度高的区域集中在O2-周围,而A l3+周围的电子密度则较低,电子密度局域性强.即α-A l2O3与基体相结合时,结合主要取决于O2-周围的电子态密度,依靠O2-与基体成键来达到相互结合的目的.2)计算出α-A l2O3的Fer m i能级以上的导带分布于6.7~17.5e V,禁带能量区间为-15~-20e V和-8.4~0e V,带隙宽为8.4e V.A l和O对分态密度的贡献主要是O的2s轨道,其次为2p轨道,A l的3s和3p 轨道贡献很小;0~-8.4e V间的态密度主要来自于O的2p轨道,部分来自于2s轨道以及A l的3s和3p轨道,导带中的态密度是由A l的3s和3p以及O的2s和2p电子层贡献而形成.3)布居分析表明在氧原子和铝原子之间存在强烈的电子的转移,成键前后,原子价电子分布发生了变化,更多的电子集中在氧原子周围,进一步证实了α-A l2O3离子晶体的特点.参考文献:[1]曹礼群.材料物性的多尺度关联与数值模拟[J].世界科技与发展,2003,24(6):23-31.[2]杨春,李言荣,薛卫东,等.α-A l2O3(0001)基片表面结构与能量研究[J].物理学报,2003,52(9):2268-2274.[3]尹衍升.A l2O3陶瓷及其复合材料[M].北京:化学工业出版社,2003:101-105.[4]杨春,余毅,李言荣,等.α-A l2O3(0001)表面驰预及其对表面电子态的影响[J].化学物理学报,2004,17(5):537-542.[5]T akeo Sasak i,K atsuyukiM ats unaga,et a.l A to m ic s nd e lectronic structures o f Cu/a-A l2O3int e rface prepa red by pu lsed-l ase rdepoli on[J].Science and Techno l ogy of A dvancedM a t e ri a ls,,2003,21(4):575-584.[6]熊志华,孙振辉,雷敏生.基于密度泛函理论的第一性原理赝势法[J].江西科学,2005,23(1):1-4.[7]W u Y ong.F irst-P rinci p l es Study on E l ec tronic S truct ure and Che m i ca l bong i ng o f the N e w Supe rconduc t o rM gB2[J].Journal ofC apital N or m al Un i versity(N atura l Science Edition),2002,23(1):23-27.[8]肖奇,邱冠周,覃文庆,等.FeS2(py rite)电子结构与光学性质的密度泛函计算[J].光学学报,2002,22(12):1501-1507. 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硫酸铅渣直接还原熔炼的生产实践及改进黎开金【摘要】文章以云南省某冶炼单位生产实践为实例,介绍了铜冶炼烟尘滤渣(以下称硫酸铅渣)的综合回收的工艺情况,并介绍了在节能降耗及环保要求日趋严格的背景下,该厂工艺的后续改进情况,实现了环境友好的冶炼生产模式.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】2页(P12,14)【关键词】铜冶炼烟尘;综合回收;还原熔炼;富氧强化熔炼;铅铋合金【作者】黎开金【作者单位】富民薪冶工贸有限公司,云南昆明 650400【正文语种】中文【中图分类】X758中国铜业西南铜业分公司铜主体冶炼工艺采用艾萨炉熔池熔炼和转炉吹炼技术,产出的艾萨烟尘和转炉烟尘主要以挥发元素铅、砷、铋、锌等金属为主,且铜含量较低,烟尘率总体<1.5%,产出烟尘通过高温酸浸和压滤后,滤液进行铜、锌和砷的湿法综合回收,滤渣则进行火法回收处理[1]。
针对铜烟尘滤渣主要以硫酸铅为主的性质,某公司在生产实践中不断改进生产工艺,实现了环境友好的硫酸铅渣直接还原熔炼生产模式。
1 冶炼原理1.1 原料成分表1 入炉物料主要元素含量成分 Cu Pb Zn As Bi Sn Ag In S含量(%) 2 25 3 8 4 0.5 0.03 0.02 6表1中列出了入炉物料物相,硫酸铅渣主要以PbSO4为主,并含有较高价值的Bi,可看作铅物料的还原熔炼。
1.2 熔炼机理(1)主要金属铅在冶炼过程中的行为在还原炉熔炼过程中,温度在550℃~630℃时硫酸铅在还原气氛中反应生成硫化铅:PbSO4+4CO=PbS+4CO2;PbSO4+4C=PbS+4CO硫酸铅渣在还原熔炼过程中,绝大部分PbSO4被还原成PbS,只有少部分按下列式离解:PbSO4=PbO+SO2+1/2O2硫酸铅开始分解的温度为850℃,而激烈分解的温度为905℃,石英、石灰等造渣成分能促进硫酸铅的分解,其反应为:PbSO4+SiO2=PbO·SiO2+SO2+1/2O2;PbSO4+Fe2O3=PbO·Fe2O3+SO2+1/2O;PbSO4+CaO=PbS+CaSO4PbSO4和反应产出的PbO均能与PbS反应生成金属铅:2 生产实践PbSO4+PbS=2Pb+2SO2;2PbO+PbS=3Pb+SO2在熔炼区,所有炉料均融化成液体,CaO、FeO等将硅酸铅中的PbO置换出来,进而被CO还原成铅,其反应为:2PbO·SiO2+CaO+2CO=2Pb+CaO·SiO2+2CO2;2PbO·SiO2+2FeO+2CO=2Pb+2FeO·SiO2+2CO2;2PbO·SiO2+CaO+FeO+2CO=2Pb+CaO·FeO·SiO2+2CO2同时,因硫酸铅的还原反应生成较多硫化铅,在生产中加入部分铁屑置换,以降低铅冰铜含铅。
铜冶炼选矿工艺流程的优化与改进研究摘要:铜冶炼选矿工艺流程的优化与改进研究是为了提高铜冶炼效率、降低成本、减少环境污染等目标而展开的工作。
随着技术的不断发展和需求的增加,寻求更加高效、环保的选矿工艺流程变得尤为重要。
本文将探讨铜冶炼选矿工艺流程的优化与改进研究的重要性和可行性,并介绍一些常见的优化和改进方法。
结束语:关键词:铜冶炼选矿;工艺流程;优化;改进引言铜是一种重要的金属资源,广泛应用于电力、电子、建筑等领域。
然而,铜矿资源的储量日益减少,矿石品位也在逐渐降低,这使得铜冶炼工艺流程的优化与改进变得尤为重要。
总之,铜冶炼选矿工艺流程的优化与改进研究具有重要的意义和广阔的前景。
通过持续不断的技术创新和工艺改进,可以有效提高铜冶炼行业的竞争力和可持续发展能力。
1铜冶炼选矿工艺流程铜冶炼选矿工艺流程一般包括以下几个主要步骤:(1)破碎和磨矿:将原料矿石经过破碎和磨矿后,使其达到适合后续处理的粒度。
通常需要使用破碎机、球磨机等设备进行操作。
(2)浮选:将磨矿后的矿石进行浮选处理,将铜矿石与其他杂质进行分离。
浮选通常采用药剂进行,通过调整药剂配比和PH值等条件,将铜矿石浮于上层泡沫中,而杂质沉于底层,实现分离。
常用的浮选机械设备有浮选机和浮选槽。
(3)脱水:对于浮选后获得的泡沫浓缩液或浆料,需要进行脱水处理,以提高含铜固体的浓度。
脱水一般通过离心机或压滤机进行,将多余的水分去除。
(4)精矿处理:经过脱水的含铜固体称为精矿,对精矿进行进一步处理。
常见的方法包括熔炼、电解等。
熔炼是将精矿加热至高温,以溶解铜的方法进行分离,而电解则是通过电流将铜从精矿中析出到阴极上。
(5)精炼:精矿处理后得到的粗铜需要经过精炼,以提高纯度和质量。
常用的精炼方法有火法精炼和电解精炼。
火法精炼通过高温加热,将冶炼炉中的铜与氧化剂反应,去除杂质。
电解精炼则是通过电解过程将粗铜溶液中的杂质在阳极上析出,得到纯铜。
(6)铜产品制造:经过精炼后得到的纯铜可用于制造各种铜合金和铜制品,如铜管、铜线、铜板等。
金属废料加工中的工艺改良与创新技术金属废料回收和再利用是一项重要的可持续发展和环境保护策略。
金属废料加工不仅可以减少资源消耗和环境污染,还可以带来经济效益。
本文将探讨金属废料加工中的工艺改良与创新技术,重点关注废料处理、熔炼、净化和成型等环节。
废料处理技术废料处理是金属废料加工的第一步,其目标是将废料进行分类、破碎和压块等预处理,以提高后续环节的效率和效果。
分类技术废料分类技术的关键是根据金属成分、形状和尺寸等特征对废料进行分选。
目前常用的分类技术有视觉识别技术和电磁分离技术。
视觉识别技术视觉识别技术是通过图像处理和模式识别算法对废料进行分类。
该技术可以识别废料的材质、颜色和形状等特征,从而实现精确分类。
视觉识别技术的优点在于可以实现高速、自动化的分类,提高生产效率。
电磁分离技术电磁分离技术是利用金属的磁性差异对废料进行分类。
通过电磁场的作用,可以将带有磁性的金属废料与其他非磁性废料分离。
电磁分离技术的优点在于可以实现在线、实时分离,降低废料处理成本。
破碎和压块技术破碎和压块技术是将废料进行减小尺寸和密度提升的处理。
破碎技术破碎技术是将废料通过机械力进行减小尺寸的处理。
常用的破碎设备有锤式破碎机、反击式破碎机和圆锥破碎机等。
破碎技术的优点在于可以提高废料的流动性,降低运输和处理成本。
压块技术压块技术是将破碎后的废料通过压力进行密度提升的处理。
常用的压块设备有液压压块机和机械压块机等。
压块技术的优点在于可以提高废料的熔炼效率,降低能源消耗。
熔炼技术熔炼技术是将废料中的金属成分进行熔化,以便后续的净化和成型环节。
火法熔炼技术火法熔炼技术是通过高温加热将废料中的金属熔化。
该技术的优点在于可以处理多种金属废料,但缺点在于能耗较高,且会产生一定的污染物。
湿法熔炼技术湿法熔炼技术是通过化学反应将废料中的金属熔化。
该技术的优点在于能耗较低,且污染较少,但缺点在于仅适用于处理特定类型的金属废料。
净化技术净化技术是对熔炼后的金属进行提纯,以满足不同应用领域的质量要求。
2023年造铜锍过程中锍与渣的分离2023年,随着科技的不断进步和环保意识的增强,铜锍的制备过程中的锍与渣的分离技术得到了显著的改进。
在传统的铜冶炼过程中,铜锍是指铜矿在冶炼过程中得到的含铜精矿,其中混杂有大量的非铜金属和其他杂质物质。
铜锍的制备过程主要包括破碎、磨矿、浮选、脱硫、炼铜等环节,其中锍与渣的分离是整个工艺的关键环节。
传统的铜锍制备过程中,锍与渣的分离通常采用重力分离和磁力分离等方法。
但是由于铜锍中含有大量的非铜金属和其他杂质物质,这些杂质物质的密度和磁性与铜锍差异较小,传统的分离方法往往效果不理想。
在2023年,随着科技的进步,锍与渣的分离技术进入了一个新的时代。
新的分离技术在理论和实践上都有了突破性的进展,使得锍与渣的分离更加高效和精确。
以下将详细介绍几种主要的锍与渣的分离技术。
首先,采用传感器技术的自动分选系统。
这种技术利用高精度的传感器对铜锍进行非接触式测量和分选,能够将锍与渣进行准确的分离。
通过测量铜锍中的电导率、磁导率、密度、磁性等物理特性,将锍和渣分别识别出来,并进行分离。
这种自动分选系统不仅可以提高分选效率,还可以减少人工操作,降低劳动强度和环境污染。
其次,采用化学分离技术。
化学分离技术是指利用化学反应的原理和方法,将锍和渣进行有效分离。
例如,利用锍和渣中不同金属的化学性质差异,可以通过溶解、沉淀、过滤等过程,将锍和渣分离。
这种化学分离技术具有分离效果好、操作简便等优点,但需要对铜锍进行较为复杂的前处理和后处理,成本较高。
再次,采用机械分离技术。
机械分离技术是指利用不同的物理性质,通过机械设备将锍和渣进行有效分离。
例如,利用锍和渣的颗粒大小、形状、密度等差异,可以通过震动筛、离心机、气流分类机等设备,将锍和渣分离。
这种机械分离技术具有操作简便、成本低等优点,但需要对铜锍进行较为细致的物料分析和设备调试。
除了上述几种分离技术,还有许多其他的新兴技术在锍与渣的分离领域得到了应用。
铅黄铜熔炼除渣工艺改进
发表时间:2019-05-07T10:55:19.227Z 来源:《建筑学研究前沿》2019年1期作者:刘坤[导读] 如何有效的去除铅黄铜炉水中非金属夹杂物的含量是水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。
本文主要介绍如何有效地去除炉水中含有的夹渣。
铜陵有色股份铜冠黄铜棒材有限公司
摘要:铅黄铜铸锭中非金属夹杂物的含量和分布是反映铅黄铜熔体冶金质量的一个重要标志,夹杂物的存在会破坏铅黄铜基体的连续性,降低铅黄铜材料的塑性和韧性,恶化产品表面质量和工艺性能。
如何有效的去除铅黄铜炉水中非金属夹杂物的含量是水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。
本文主要介绍如何有效地去除炉水中含有的夹渣。
关键词:工频感应熔炼炉;比重差作用;浮选法;造渣剂
德国OTTO-JUNKER工频无芯感应炉熔炼金属原理是:感应线圈通交变电流时产生交变磁通,此磁通交链着无芯炉坩埚中的金属炉料,于是在炉料中引起感应电动势,由于炉料是导体,呈闭合回路,在该电动势下产生很强的电流,又由于电流的趋表效应,强大的电流沿炉料表层流过,产生大量的焦耳热,从而使炉料熔化,无芯炉发热源感应线圈在热能传递时由炉壁四周向中间传递,整个炉体都受热传递,同时无芯炉通电时产生的电磁场具有搅拌作用,适合加入黄铜屑等细小废料。
铅黄铜在原料配料时要求竟可能的使用黄铜屑和返回料,从而降低成本。
返回料中含有大量的油污和杂质,在熔化过程中易产生气体以及大量炉渣,铜水在保温状态下温度约为950℃,此温度下铜水粘稠度很高,铜水内的炉渣与铜水混合在一起难以析出,转注前将温度升高至喷火温度(1030—1100℃)时,铜水的粘稠度降低,绝大部分炉渣将会夹杂着铜水析出表面,但剩余部分细小炉渣仍然夹杂在铜水中,细小炉渣夹杂于铜水中不易分离出来,导致后续生产铅黄铜铸锭时,铸锭中可能夹渣;同时由于铜水的粘稠性,炉渣内包裹着一定量的铜水,炉渣含铜量高,一方面造成原料很大的浪费,另一方面炉渣含铜量高、炉渣比重大,增加工人的劳动强度。
如何能够有效的去除铜水中含有的细小杂质,将细小杂质与铜水分离开成为水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。
改进前铅黄铜除渣工艺采用浮选法,在炉料熔化完成后,进行升功率升温搅拌,铜水表面有一定量的炉渣浮出,继续升温达到铅黄铜喷火温度,待喷火3次后静置10分钟左右,观察铜水颜色为深红色,进行扒渣、转注。
此工艺依据的原理是:铅黄铜溶液中杂渣的密度小于铅黄铜溶液,升温后上浮,固体夹杂颗粒在液体中上浮速度服从Stokes定律:v=[2(ρ—ρ0)r2/9η]·g。
式中v为粒子的沉降速度,p和p0分别为球形粒子与介质的密度,r为粒子的半径,η为介质的黏度,g为重力加速度。
由该定律可知炉渣上浮速度与炉水黏度有关,铅黄铜铜液温度低时,黄铜炉水黏度大,夹渣不易上浮,升温能够降低炉内铜水黏度,使炉渣容易上浮;升温到喷火温度,大量的锌蒸汽从炉水内部蒸发出来,蒸发的锌蒸同时将铜液中的Cu2O等氧化物给还原,同时,锌蒸汽既带走了炉水内的气体,也吸附炉水中的夹渣将夹渣带出;静置使炉内铜水在电磁力的作用下不停地进行搅拌,在搅拌过程中伴随着炉渣和气体上浮,起到除渣作用。
但炉内铜水仍然有一小部分细微杂渣,由于铜水的粘稠性,这部分细微杂渣溶解在铜水中难以通过上述的铅黄铜除渣工艺升温、静置法除去,这一小部分细小杂物溶解与铜水中,可能导致铸锭中含有分散的细微夹杂,从而影响铅黄铜铸锭质量。
改进后工艺在炉料熔化后加入造渣剂,用捞渣瓢对造渣剂进行搅拌,再进行升功率升温搅拌,铜水表面有一定量的炉渣浮出,继续升温达到铅黄铜喷火温度,待喷火3次后静置10分钟左右,观察铜水颜色为深红色,进行扒渣、转注。
造渣剂溶剂在熔炼温度下的密度小于金属液而浮在金属液上层,造渣剂溶剂加在熔池表面时,上层的夹渣与造渣剂接触,发生吸附、溶解或化合作用而进入溶剂中。
这时与造渣剂接触的薄层铜水较纯,其密度比含夹渣的铜水密度大而向下运动。
与此同时,含夹渣较多的下层铜水上升与造渣剂接触,其中的夹渣不断地与溶剂发生吸附、溶解或化合作用而进入溶剂中。
这一过程一直进行到整个熔池内铜水中的夹渣几乎被溶剂吸收为止。
同时,造渣剂中含有的微量元素与铜水反映,促进铜水生核和改变晶体生长、细化基体相、改善其形态和分布状况,发生变质作用。
造渣剂后能够有效地对黄铜液进行充分的提炼、除气、除渣、吸附以及除去Fe、Al、Sn、Ni、S等在铸锭中形成的硬脆相和夹渣物,洁净了铅黄铜铜液。
造渣剂内成份能够抑制晶粒长大,晶粒细化作用明显,以便于溶液在进入保温炉后铸造铸锭时中心部分等轴晶区更可能的增大,而外部激冷晶、柱状晶区面积减小,有利于铸锭的加工变形,提高了铅黄铜铸锭的机械性能和表面质量,改善了铸锭内部的金相组织结构。
加入造渣剂的炉渣和未加入造渣剂的炉渣进行对比发现:
1、未加入造渣剂炉渣中含有有块状炉渣,捻出待冷却后,用锤将块状炉渣敲碎,发现炉渣内包裹着粗大的铜颗粒,粉末状的炉渣颗粒比较大,炉渣比重比较大,
2、加入造渣剂后,炉渣大部分成灰白色粉末状,颗粒比较细小,小部分凝结在一起的块状炉渣,用锥子敲时很容易敲碎,成粉末状,炉渣中几乎不含有未熔化的铜颗粒,炉渣比重比较小,
上述说明加入造渣剂后发现,溶液中含有的杂质明显减少,铸锭内部含有的细小夹杂基本消除,铜水表面的浮渣松散、比重轻、容易扒渣,减少炉渣中的含铜量,降低金属损耗,提高经济价值,同时也减轻了工人的劳动强度。
对铜液进行分析检测,未发现带入任何铅黄铜限制的杂质。
参考文献
[1]、陈存中,有色金属熔炼与铸锭【M】.北京:冶金工业出版社,2008。