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        氧化鋅火法冶金技術(shù)_

        氧化鋅火法冶金技術(shù)

        發(fā)布時間:2021-11-25


        一、金屬浴熔融還原法
        金屬浴熔融還原法是近10年蓬勃發(fā)展起來的冶金新技術(shù),其中含碳球團(tuán)鐵浴熔融還原法是非高爐煉鐵中的主要研究工藝之一。金屬浴熔融還原法,除具有氧化物(或含碳氧化物球團(tuán))快速還原,能量利用好等特點外,金屬浴本身自帶的大量顯熱,以及其良好的熱傳遞能力,能快速補(bǔ)充氧化物還原所消耗的熱量,促進(jìn)氧化物的還原反應(yīng),這也是其特點之一。國外20世紀(jì)80年代末開展了利用鐵或鐵浴來還原揮發(fā)氧化鋅的研究。日本伊藤聰、澳大利亞Rankin和加拿大Donald作了這方面的研究,這些都為金屬浴熔融還原法處理氧化鋅礦提供了依據(jù)和參考。由于氧化鋅礦中都伴隨著一定量的鉛,當(dāng)采用鐵浴或鐵熔點以上的溫度處理時,這些鉛基本全部揮發(fā),使收集物產(chǎn)品質(zhì)量大為降低,所以實現(xiàn)氧化鋅礦中的鋅、鉛分離是得到高品位氧化鋅粉的關(guān)鍵。采用鐵浴熔融還原法對含鉛量高的含鋅鉛粉塵處理后證實,收集物中ZnO含量僅70%,沒有達(dá)到處理的效果,后采用廢鋁形成鋁浴替代鐵浴,實現(xiàn)氧化鋅的熔融還原,收集物中ZnO含量達(dá)92.523%,初步實現(xiàn)了鋅鉛分離及粉塵處理。鋁浴熔融還原法的特點:鋁的熔化溫度很低(660℃),其傳熱能力很強(qiáng),可在較低溫度下選擇還原溫度,既達(dá)到氧化鋅快速還原,而Pb又不揮發(fā)的目的。
        (一)鐵浴熔融還原法(下面簡稱“鐵浴法”)
        鐵浴法處理氧化鋅礦的原理類似鐵氧化物鐵浴還原的機(jī)理。鐵浴法中氧化鋅的還原方式多于其它火法工藝,而且氧化鋅的還原是耗熱過程,鐵浴法的溫度高,傳熱方式主要是傳導(dǎo)傳熱,熱傳遞速度快,并充分利用鐵水的顯熱,所以鐵浴法中氧化鋅還原反應(yīng)速度很快。鐵浴法中氧化鋅會發(fā)生以下反應(yīng):
        (ZnO)+Cs=Zn(g)+CO  (1)
        (ZnO)十CO=Zn(g)+CO2  (2)
        C+CO2=2CO  (3)
        (ZnO)+[C]=Zn(g)+CO  (4)
        C=[C]  (5)
        (ZnO)+Fe=Zn(g)+(FeO)  (6)
        式中Zn-代表熔渣中的氧化鋅;
        Cs-代表固體碳;
        [C]-代表鐵浴中飽和碳。
        (二)鋁浴熔融還原法(簡稱“鋁浴法”)
        鋁浴法中氧化鋅主要是以含碳球團(tuán)的方式進(jìn)行還原。對鋁浴中純氧化鋅球團(tuán)以及含碳氧化鋅球團(tuán)還原的研究結(jié)果表明:鋁浴在1000~1250℃溫度范圍內(nèi)基本不參與氧化鋅的還原,有鋁浴存在時含碳球團(tuán)的還原速度快于無鋁浴存在。由于氧化鋅還原時強(qiáng)吸熱反映,提高溫度有利于還原,但提高溫度也會提高鉛的蒸汽壓,加大船的揮發(fā),導(dǎo)致鉛及其氧化物進(jìn)入收集物中,鋁浴法就是針對這一特點,利用鋁熔點低、傳熱能力強(qiáng)的特點,是氧化鋅在低溫下也能獲得足夠熱量,從而既能達(dá)到快速還原,又能降低鉛揮發(fā)的目的。
        二、電爐法
        電爐法是采用電爐冶煉,在電爐中還原氧化鋅。電爐法要求氧化鋅礦的鋅品位很高,鉛含量及其它雜質(zhì)要非常低,入爐料為粉料,還原要求冶金焦,電爐處理法的原料條件要求嚴(yán)格,目前我國大部分氧化鋅礦低品位難選氧化礦,這種原料條件很難再眾多廠家實現(xiàn)。
        三、韋氏爐法和回轉(zhuǎn)窯法
        韋氏爐法和回轉(zhuǎn)窯法主要處理低品位難選礦物,原料條件不限,但由于經(jīng)濟(jì)效益的緣故,也要求原料中Zn含量大于15%。韋氏爐法和回轉(zhuǎn)窯法的爐料在還原過程中基本保持原有形狀,不能發(fā)生軟化或熔化;冶煉溫度低,反映多是氣-固相反應(yīng),冶煉周期較長;冶煉的熱量均來自煤燃燒,傳熱方式主要是對流傳熱,能力利用率低。電爐處理法的冶煉溫度高,原料為粉料并快速熔化;反映有氣-固相反應(yīng)和液-氣相反應(yīng)等;冶煉的熱量來自電能轉(zhuǎn)化,傳熱方式主要是輻射傳熱,故要求反應(yīng)封閉體內(nèi)進(jìn)行,能力利用率高。
        氧化鋅火法冶金技術(shù)_

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