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真空法直接还原高铁闪锌矿的研究

李存兄  
【摘要】:锌是重要的有色金属之一,在国民经济中占据了很重要的地位。我国锌资源储量丰富,其中有很大一部分以高铁闪锌矿的形式存在。长期以来,锌冶炼学者针对高铁闪锌矿开展了一系列工艺研究,这些工艺均因锌回收率低,流程冗长等原因难以实现工业化。因此我们开展了真空下还原剂(铜粉、铁粉、碳和石灰)直接还原高铁闪锌矿工艺的热力学分析和实验研究,该方法实现了高铁闪锌矿的直接熔炼处理,具有能单独处理铁闪锌矿、流程短、无污染、金属回收率高、综合利用好等优点,且针对我国丰富的难处理锌资源一高铁闪锌矿,转变铁闪锌矿资源优势为经济优势,应用前景广阔。 通过对真空下用不同还原剂还原高铁闪锌矿热力学过程的分析,得出分别用铜粉、铁粉、碳和石灰作还原剂还原高铁闪锌矿中的硫化锌时所发生还原反应在1.01~50×1.01Pa(10~(-5)×10~(-4)atm)体系压强下的理论反应温度分别为:1123~1373K、926~1306K和605~695K。这对确定实验操作温度提供了理论参考。 真空下用还原剂直接还原高铁闪锌矿的实验研究确定了本实验条件下较好的工艺条件,真空下铜还原高铁闪锌矿较好的工艺条件为:Cu/ZnS=4,还原温度1123K,保温时间45min,此条件下的锌挥发率可达95%左右,生成的Cu_2S与矿物中的FeS结合成锍,锍可吹炼使铜还原剂再生;真空下铁还原高铁闪锌矿较好的工艺条件为:Fe/ZnS=2,还原温度1273K,保温时间60min,此条件下的锌挥发率可达95%左右,残留物中的铁主要以硫化物的形式存在;真空下碳和石灰还原高铁闪锌矿较好的工艺条件为:C/ZnS=3,CaO/ZnS=2,还原温度1173K,恒温60min,此条件下的锌挥发率可达85%以上,硫元素以硫化钙的形式固定。 这些理论研究结果及实验数据将为真空法直接还原高铁闪锌矿工艺的扩大试验及工业化运作提供理论基础和实验保证。


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