再生铜火法精炼除铁工艺及热力学研究

发布时间：2020-04-19 07:11

【摘要】：中国是铜消费大国,但生产电解铜用的铜精矿、再生铜有75%依赖进口,这严重制约了我国铜工业的发展,因此我国废杂铜的回收、精炼和再利用技术显得尤为重要。废杂铜回收利用的难点主要在于对铜熔体杂质元素的调控机理和精炼工艺的研究,目前国内的研究解决了部分杂质的去除问题,更多的是依靠工厂实际的经验作指导,有关合金元素的调控理论急需要更加深入的研究。本文以高含铁量的废紫杂铜为原料进行除铁研究,通过氧化精炼和熔剂法研究了除杂的热力学过程,探讨了熔剂成分、保温时间、精炼温度等工艺参数对熔炼实验结果的影响规律,并通过材料检测手段验证了除杂反应的进行,最后通过对比软件模拟计算和实验数据讨论了不同熔剂配方的除铁效果,确定了火法精炼再生铜除铁最佳工艺参数。(1)结合Fact Sage软件热力学计算出了Cu-0.5Fe合金在熔化温度下铜的活度(1086.725℃)=1.0018,并由吉布斯杜亥姆方程推导出了二元合金中组元Fe的活度系数的计算公式;计算出了反应式2Fe+2Cu2O+Si O2=2Fe O·Si O2+4Cu的实际反应自由能ΔG1423 K=-2234925 J·mol-1为负,确定了氧化精炼和Si O2除铁的可行性;计算得出了氧化精炼的温度为1150℃,以及在该温度下可以除去铁的极限浓度为0.0011wt.%。(2)对比了A1、A2、A3、A4四种配方的熔剂的除铁效果,随着保温时间的增加,A1、A2、A3三种配方的除杂效率基本呈线性增长,10 min时铁的含量迅速下降,然后反应变缓,在30 min时达到0.005%铁含量的最大除铁效果。对熔渣进行物相分析证实了Si O2与Fe O化合造渣反应的发生。(3)通过Fact Sage软件中Equilib模块模拟计算了不同熔剂配方对铜熔体除铁的结果,验证了1150℃作为氧化精炼除铁的精炼温度是可行的,且能达到比较好的除铁效果。理论计算表明精炼温度越高,除铁效果越差。计算结果还验证了A3配方熔剂的除铁效率最高,但熔渣中含铜量最高。综合考虑除杂效果和渣中含铜量,A2配方即石英加入量为熔体总质量4%且质量比Na2CO3∶Si O2=1∶1时,除铁效果好且使铜损失少,更适合在实际生产中使用。说明在实验室条件下保证熔剂配方、精炼温度和保温时间,就可以稳定的控制精炼后铜合金中铁的含量和理论计算值在同一数量级。
【图文】：

Cu-Fe二元系状态图

Cu-Zn二元系状态图
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF811

【共引文献】

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本文编号：2633074