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直接还原法回收铜渣中铁、铜和锌的热力学 被引量：16
1
作者 赵凯 宫晓然 +2 位作者 李杰 刘卫星 邢宏伟 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期2638-2646,共9页
为了实现铜渣中的铁与硅及其他元素分离,提出了含碳球团-转底炉直接还原工艺综合回收铜渣中的铁、铜和锌等有价元素,首先对水淬铜渣配碳还原进行了热力学分析,然后采用Fact Sage热力学计算软件中的Equilib模块对碳热还原过程进行了理论... 为了实现铜渣中的铁与硅及其他元素分离,提出了含碳球团-转底炉直接还原工艺综合回收铜渣中的铁、铜和锌等有价元素,首先对水淬铜渣配碳还原进行了热力学分析,然后采用Fact Sage热力学计算软件中的Equilib模块对碳热还原过程进行了理论计算,研究了温度、碱度和配碳量等工艺参数,对水淬铜渣碳热还原产物组成及收得率的影响。计算结果表明:Fe的收得率主要受温度的影响较大,碱度的影响不大,配碳量有一定影响,铁的收得率最高可以达到91%以上;Zn的收得率主要受温度的影响较大,900℃左右达到最大;Cu的收得率最高可达99%,并且受上述因素的影响相对小。为了保证铁的收得率,建议优化的工艺条件为:配碳量(C/O比)大于1.2、还原温度大于1 200℃、碱度大于0.6。 展开更多
关键词 铜渣 矿物学 碳热还原 FactSage
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急冷铜渣矿物学及其综合利用 被引量：8
2
作者 赵凯 宫晓然 +2 位作者 李杰 刘卫星 邢宏伟 《中国矿业》 北大核心 2015年第9期102-106,共5页
本文采用化学分析、XRD、SEM等方法,对急冷处理的铜渣的矿物学进行了研究,结果表明:渣中含铜和铁分别为0.8%和40%;铜元素主要以CuS和Cu形成的冰铜相形态存在,同时夹杂有少量的O、Pb、Fe等元素,平均粒度小于5μm;铁元素主要以难还原、熔... 本文采用化学分析、XRD、SEM等方法,对急冷处理的铜渣的矿物学进行了研究,结果表明:渣中含铜和铁分别为0.8%和40%;铜元素主要以CuS和Cu形成的冰铜相形态存在,同时夹杂有少量的O、Pb、Fe等元素,平均粒度小于5μm;铁元素主要以难还原、熔点低的铁橄榄石形式存在,渣中铜、铁嵌布粒度极细且分布均匀,多种矿物互相包裹,结构致密,铜渣熔化初始温度在1200℃,1250℃以后熔化速度加快,1300℃左右铜渣基本熔化完毕,升温过程发生了晶型转变。通过对铜渣进行还原改性-高温熔分探索性试验,获得了TFe为94.43%的粒铁。在此基础上,结合直接还原工艺应用现状,建议采用含碳球团-转底炉工艺对铜渣进行还原预处理,破坏铁橄榄石结构、促进铁晶粒聚合长大,最后采用高温熔分方法回收有价金属、提铁后的尾渣制备建材的工艺流程。 展开更多
关键词 铜渣 矿物学 铁橄榄石 冰铜
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水淬铜渣中铁组分强化还原改性 被引量：5
3
作者 赵凯 宫晓然 +4 位作者 张巧荣 胡长庆 李杰 程相利 齐渊洪 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期85-89,94,共6页
采用低温强化还原改性-高温熔分工艺回收水淬铜渣中的铁。在热力学分析基础上,系统研究了还原剂和添加剂对强化还原改性过程的影响并进行了理论分析。研究表明,调整炉渣碱度和改变炉渣物相组成,改善了还原反应动力学条件,破坏了Fe—O—S... 采用低温强化还原改性-高温熔分工艺回收水淬铜渣中的铁。在热力学分析基础上,系统研究了还原剂和添加剂对强化还原改性过程的影响并进行了理论分析。研究表明,调整炉渣碱度和改变炉渣物相组成,改善了还原反应动力学条件,破坏了Fe—O—Si的致密结构,将化合态的铁转变为单质形式的金属铁,同时Ca O与Si O2结合形成Ca O·Si O2,铁颗粒聚集成较大晶粒,起到了还原改性的效果,初步实现了铁硅分离,为后续高温熔分过程创造了条件。铜渣强化还原改性的优化工艺参数为:还原温度1 250℃,时间30 min,C/O比1.5,碱度0.6,炉渣Al2O3含量13%,在此条件下,获得金属化率为88.43%的金属化球团,有利于后续高温熔分工艺的进行。 展开更多
关键词 铜渣 还原 铁橄榄石 金属化率 碱度
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铜渣碳热还原改性对Cu、S在铁中溶解行为影响 被引量：3
4
作者 魏志芳 赵凯 +4 位作者 张巧荣 师学峰 纪海健 宫晓然 邢宏伟 《矿产综合利用》 CAS 北大核心 2021年第2期44-48,共5页
水淬铜渣中的铁以硅酸盐的形式赋存,为实现Fe、Si及其他有价元素的分离,提出采用含碳球团法对水淬铜渣进行碳热还原改性。通过研究还原温度、配碳量、还原时间对铜渣的物相转变、铁硅分离、铜硫在铁中溶解行为的影响,优化得出较佳工艺... 水淬铜渣中的铁以硅酸盐的形式赋存,为实现Fe、Si及其他有价元素的分离,提出采用含碳球团法对水淬铜渣进行碳热还原改性。通过研究还原温度、配碳量、还原时间对铜渣的物相转变、铁硅分离、铜硫在铁中溶解行为的影响,优化得出较佳工艺参数。结果表明:随着温度升高,铜渣中的铁橄榄石逐渐被还原,还原物相为金属Fe和SiO_(2);同时铁橄榄石还原分解产生的Fe会不断迁移聚集成较大晶粒并与Si逐渐分离。但配碳量过高、反应时间过长均不利于金属铁晶粒长大;在还原改性过程中Cu、S元素会部分溶解进入金属Fe中,其中Cu与Fe可以无限互溶,S在Fe中溶解度几乎为0;较佳工艺参数为反应温度1200℃,碳氧比1.4,反应时间30 min。 展开更多
关键词 铜渣 物相 铁 硅 铜 硫
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多管回转式煤调湿工艺模拟与分析 被引量：3
5
作者 赵凯 吴礼忠 +3 位作者 宫晓然 胡长庆 师学峰 高建军 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期50-54,共5页
基于Fluent软件,采用欧拉多相流模型,模拟回转管内烟气(焦炉烟气)与干燥器内煤粉的流场分布、湿度和温度变化情况.结果表明,烟气速度在入口处最大,为9.65 m/s,在回转管内最小,为3.22 m/s,烟气经转弯处汇集于中心管,速度约为6～7 m/s;靠... 基于Fluent软件,采用欧拉多相流模型,模拟回转管内烟气(焦炉烟气)与干燥器内煤粉的流场分布、湿度和温度变化情况.结果表明,烟气速度在入口处最大,为9.65 m/s,在回转管内最小,为3.22 m/s,烟气经转弯处汇集于中心管,速度约为6～7 m/s;靠近回转管的煤粉速度最大,远离回转管的煤粉速度最小;煤粉与水分离后,水分比例减少,煤粉比例增加,脱水率约为7%;由干燥器周边到中心煤粉密度减弱;烟气和煤粉均有温度梯度,烟气温度差约为65 K,煤粉温度差约为31 K. 展开更多
关键词 煤粉 欧拉多相流 回转管干燥器 湿度 温度 流场
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转底炉用蓄热式烧嘴的模拟 被引量：2
6
作者 赵凯 宫晓然 +2 位作者 胡长庆 师学峰 齐渊洪 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2015年第2期121-125,共5页
运用Fluent软件对转底炉加热设备（蓄热式烧嘴）进行模拟,确定仿真计算所需的最佳网格精度,并分析空气-燃料比（以下简称空燃比）对燃烧温度和燃烧生成组分摩尔分数的影响.结果表明：当网格精度Interval=1.5,燃烧温度为2 220 K（1 947... 运用Fluent软件对转底炉加热设备（蓄热式烧嘴）进行模拟,确定仿真计算所需的最佳网格精度,并分析空气-燃料比（以下简称空燃比）对燃烧温度和燃烧生成组分摩尔分数的影响.结果表明：当网格精度Interval=1.5,燃烧温度为2 220 K（1 947℃）时,较为接近丙烷理论燃烧温度,此时网格数为23 724个,完全达到仿真要求;当空燃比处于18～38时,丙烷能充分燃烧,燃烧温度可稳定保持在2 110 K（1 837℃）以上;当空燃比低于18或者高于38时,燃烧温度降至2 080 K（1 807℃）左右;当空燃比发生变化时,烧嘴内各组分的摩尔分数会发生变化,O2的摩尔分数所占量小,N2的摩尔分数较高,CO2的摩尔分数最高约0.1,并且当空燃比为15时,CO产生的总量相对高. 展开更多
关键词 模拟 转底炉 蓄热式烧嘴 空燃比
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高硅铁废渣直接还原铁晶粒形成与长大 被引量：1
7
作者 张兴华 王彬 +3 位作者 赵凯 张巧荣 宫晓然 邢宏伟 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期21-27,共7页
冶金工业每年会产生大量的高硅铁废渣,铜渣作为一种典型的高硅铁废渣,目前主要以露天堆积方式处理,为了提取铜渣中有价元素,并进行资源化利用,以某厂铜渣为例进行煤基直接还原试验,采用XRD衍射、扫描电镜等分析手段,探究铜渣在直接还原... 冶金工业每年会产生大量的高硅铁废渣,铜渣作为一种典型的高硅铁废渣,目前主要以露天堆积方式处理,为了提取铜渣中有价元素,并进行资源化利用,以某厂铜渣为例进行煤基直接还原试验,采用XRD衍射、扫描电镜等分析手段,探究铜渣在直接还原过程中不同阶段以及加入形核剂条件下铁晶粒的形成、长大及分布规律。结果表明,还原时间为30 min时,金属化率最高为78.40%,铁晶粒生长情况最为良好,铁元素分布最集中;还原过程中加入磁铁矿能明显提高金属化率,有利于铁晶粒的生长,当磁铁矿配比为20%时,金属化率最高,为87.59%;磁铁矿作为形核剂加入可降低形核位垒,促进铁晶粒的长大与铁元素的集中分布。 展开更多
关键词 铜渣 直接还原 焙烧 磁铁矿 铁晶粒 元素分布
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