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基夫赛特式炉闪速炉功能区冶炼过程的同时平衡研究

作　者: 万紫
导　师: 刘常青
学　校: 中南大学
专　业: 冶金工程
关键词: 铅冶炼 基夫赛特炉 同时平衡 闪速熔炼 铅锍
分类号: TF812
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


摘要：随着人们对环境越来越重视,传统的铅冶炼工艺因其排放的烟气严重污染环境而逐渐被淘汰。大量堆积的浸锌渣因浪费土地资源、破坏环境也亟需适当的处理。基夫赛特工艺是近些年发展较迅速的炼铅新工艺,其对所处理的铅原料中的铅含量没有强制性要求,故可以处理与浸锌渣搭配的铅精矿原料。目前关于基夫赛特炉直接炼铅法的多相平衡热力学研究较少,本文利用同时平衡原理对Pb-O-S体系进行了研究。根据相律确定了闪速炉功能区内的独立化学反应式个数,选定了相关的反应进行多元多相复杂体系的“同期平衡研究”,探讨反应气氛对体系的影响,并建立了“温度与气相组成”的热力学模型——数学关联式组。采用“平衡摩尔量法”和“平衡反应进度法”求解出体系的气态物质的平衡分压和体系总压。研究结果表明：在较高温度下,初始氧量的增加会使硫酸铅的产量增加,在低氧量条件下则不易生成硫酸铅。考虑后续流程存在碳还原处理工艺,在冶炼过程中应选择高氧气输入量以生成容易处理的硫酸铅,因为若有硫化铅残留,硫化铅会和硫化亚铁生成铅锍,导致挂渣现象的出现,进而影响整个流程的进行。为避免基夫赛特工艺闪速熔炼过程产生铅锍,本文主要研究了气氛和温度的改变对产物的影响。实验结果表明：在纯氮气的气氛条件下,硫化铅的升华使得产物中铅的含量很低,生成的产物主要含有由FeS2和Cu组成的锍以及Ca-Fe-SiO2型炉渣。在纯二氧化硫气氛、温度为1309℃的条件下,选择石墨坩埚得到的最终产物为铅锍和渣。氮氧气氛比为7：3的实验中发现,经过配料的物料在进入反应区后先被氧气氧化成氧化铅,接着氧化铅在高温下熔化,从而避免了硫化铅的大量升华以及生成铅锍。图22幅,表32个,参考文献84篇

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 文献综述  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 铅冶炼技术  10-16
    1.2.1 烧结焙烧-鼓风炉还原熔炼工艺  10-11
    1.2.2 直接炼铅新工艺  11-14
    1.2.3 基夫赛特直接炼铅法  14-16
  1.3 浸锌渣的处理  16-19
    1.3.1 湿法工艺  16-17
    1.3.2 火法工艺  17-19
  1.4 同时平衡  19
  1.5 本课题的意义和研究内容  19-21
    1.5.1 本课题的意义  19-20
    1.5.2 本课题的研究内容  20-21
2 Pb-S-O体系的同时平衡研究  21-32
  2.1 闪速炉功能区的相律分析  21-22
  2.2 闪速炉功能区冶炼过程的基本反应  22
  2.3 同时平衡的热力学计算原理  22-25
    2.3.1 独立反应的标准吉布斯自由能变化和标准平衡常数  22-23
    2.3.2 同时平衡研究的反应进度法  23-24
    2.3.3 同时平衡研究的平衡摩尔量法  24-25
  2.4 闪速炉功能区冶炼过程数据的同时平衡计算  25-30
    2.4.1 吉布斯自由能与温度的关系  25
    2.4.2 五个相共存时的平衡计算  25-26
    2.4.3 五个相共存时各凝聚态物质量与初始供氧气量n_(O_2,0)关系的计算  26-28
    2.4.4 高于五相平衡共存温度下的各种产出物质量与给定初始氧气量nn_(O_2,0)的关系的计算  28-30
  2.5 本章小结  30-32
3 造铅锍熔体实验  32-44
  3.1 造锍原理  33-34
  3.2 实验原料与物料的准备  34-38
    3.2.1 实验原料  34-36
    3.2.2 物料的准备  36-38
  3.3 实验试剂与仪器设备  38-41
    3.3.1 试剂与仪器  38
    3.3.2 实验装置示意图  38-41
  3.4 晶相分析  41
  3.5 温度校正  41-42
  3.6 产物处理方法  42
  3.7 实验操作步骤  42-44
4 造铅锍熔体实验结果与讨论  44-58
  4.1 纯氮气气氛条件下实验  44-50
  4.2 混合氮氧气氛条件下实验  50-52
  4.3 纯二氧化硫气氛条件下实验  52-56
  4.4 本章小结  56-58
5 结论  58-59
参考文献  59-64
附录  64-70
攻读学位期间主要的研究成果  70-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 有色金属冶炼 > 重金属冶炼 > 铅
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