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金属循环过程中渣化法分离铁与铜锡等元素技术的基础研究

李长荣

  尽管不断有各种各样的新材料问世,工程材料也日趋多元化,但钢铁材料仍是现代人类社会最广泛使用的材料。在目前使用的金属材料当中,钢铁所占的比例在90%以上。随着地球矿产资源的迅速枯竭,废钢必将成为钢铁生产的主要原料来源。因此,逐步建立以废钢铁为原料基础的钢铁冶金体系,是社会可持续发展的重要组成部分,是建立循环型经济社会的必然要求。本文论述了废钢循环在整个循环经济活动中的重要性及其在钢铁材料可持续发展中的关键作用,首次明确地指出了采用稀释法利用回收废钢方法的负面效应,这种利用方式还是停留在线性经济的思维定式里。此类仅以成本最低为原则的利用模式已经不符合循环经济的发展要求。理论研究和生产实践都表明:钢材的纯净度对其性能和使用寿命都具有很大的影响。在金属循环过程中维护和保持金属基体的纯净性是至关重要的,未来废钢价值的大小将主要取决于废钢中有害残存元素的含量。本文对渣化法分离黑色金属与有色金属元素技术的基本原理进行了论述和分析。对废钢中最为常见的有害残存元素铜、锡在富FeO熔渣中的氧化溶解行为进行了研究。在1873K温度条件下,与金属铜溶液平衡的纯氧化铁熔渣中含铜量为2.04%,熔渣中的铜含量随着渣中CaO含量的增加而逐渐减小。根据实验结果计算出γCuO_(0.5),并得出γCuO_(0.5)与熔渣中CaO含量之间的产系:γCuO_(0.5)=3.95-2.31exp(-(CaO%)/16.63)在1873K温度条件下,与金属锡溶液平衡的纯氧化铁熔渣中含锡量为8.07%。锡的氧化溶解随着熔渣中,CaO含量的增加仅略有下降,说明CaO含量对锡的氧化溶解的影响小于其对铜氧化溶解的影响。相比之下,锡的氧化溶解更容易受到氧分压的影响。得出的γSnO与熔渣中CaO含量之间的关系为:γSnO=1.37-0.021(CaO%)采用化学平衡法对铜、锡元素在富FeO熔渣与金属液之间的分配规律进行了研究。研究结果表明:在1823K~1923K的温度范围内,得出的(Cu%)与温度之间的关系为:当[Cu]=10%时,(Cu%)=-1.18+8×10~(-4)T;当[Cu]=1.96%时,(Cu%)=-0.75+5×10~(-4)T;而在[Sn]=0.71%时,温度对锡在渣金间分配的影响甚微。铜在渣金间的分配比随着温度的升高而升高,但温度对低浓度下的分配比影响更大一些,在高浓度时其影响变小,分配比的增势明显变缓。根据渣金间的化学平衡研究了铜在富FeO熔渣与金属溶液之间的分配比,……   
[关键词]:废钢循环;残余元素;渣化法;富FeO熔渣;元素分离;金属残液
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:上海大学2005年