【摘 要】
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铜冶炼渣中Fe和Zn元素作为二次矿物资源具有重要的回收价值。在热力学分析的基础上,系统进行了工艺因素对铜渣配碳还原过程中Fe和Zn回收率影响的实验研究及反应的动力学机理研究。实验采用含碳球团方式进行还原,通过Factsage软件计算热力学过程表明,温度和配碳量是影响铜渣中Fe和Zn还原的主要因素。添加剂Ca O对其还原过程有一定的影响;通过配碳还原实验可以得出,铜渣中Fe和Zn的回收率均随反应温度
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铜冶炼渣中Fe和Zn元素作为二次矿物资源具有重要的回收价值。在热力学分析的基础上,系统进行了工艺因素对铜渣配碳还原过程中Fe和Zn回收率影响的实验研究及反应的动力学机理研究。实验采用含碳球团方式进行还原,通过Factsage软件计算热力学过程表明,温度和配碳量是影响铜渣中Fe和Zn还原的主要因素。添加剂Ca O对其还原过程有一定的影响;通过配碳还原实验可以得出,铜渣中Fe和Zn的回收率均随反应温度和配碳量的增加而增加。当碱度小于0.4时,随着Ca O添加量的增加Fe和Zn的回收率增加。当恒温时间在0～60 min内增加,其回收率亦增加。随着还原的进行,金属Fe的赋存形态由点状、斑状向条状、片状发展,而生成的金属Zn多以气态形式挥发。铜渣中Fe和Zn的回收率最佳工艺参数为:反应温度1200℃、配碳量（理论C/O）1.4、还原时间45 min、煤粉粒度小于150μm,碱度0.4;对应含碳球团样品的Fe、Zn回收率分别为89.73%和98.65%,抗压强度约为5000 N;利用三维扩散Jander方程和积分法两种动力学模型,分别对铜渣的等温还原过程进行了动力学分析。Jander方程分析得到未配加Ca O的铜渣还原过程表观活化能为310.48 k J·mol-1;而配加Ca O（碱度0.4）时,表观活化能为272.57 k J·mol-1。积分法分析认为,铜渣还原过程包括初始阶段、快速反应和缓慢反应三个阶段。对于快速反应阶段,当反应温度为1050～1100℃,碳的气化反应是铜渣还原过程的限制性环节;当反应温度为1150～1200℃,还原由界面化学反应和碳的气化反应混合控制。而缓慢反应阶段,还原过程由物料内部气相扩散控制。图50幅;表27个;参77篇。
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