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多金属复杂硫化矿直接熔炼实验平台
作者:-       来源:-       发布时间:2015-04-09       浏览次数:731

       由于现行的适用于传统铜、铅、锌、镍硫化矿火法直接熔炼(包括闪速熔炼和熔池熔炼)难以直接用于难冶硫化矿,因此需要发展新型直接熔炼技术。为此,本国家工程实验室专门成立了多金属复杂硫化矿直接熔炼实验平台。该实验平台可在多功能集成型的熔炼体系中处理难冶资源,直接获得金属产品,具有高效、清洁、低能耗和短流程等优点。

       多金属复杂硫化矿直接熔炼实验平台目前已完成了炉渣性质研究系统、高砷物料处理实验系统、熔融还原熔炼实验系统、智能温控可控气氛还原实验系统和喷雾热分解实验系统的建设。

       1、炉渣性质研究系统

       炉渣性质研究系统主要包括炉渣熔化温度特性测试仪以及炉渣粘度、密度、表面张力测试仪。高温熔体作为火法冶金过程的必然产物,其理化性质对火法提取冶金过程和过程优化以及产品质量具有决定性影响。炉渣粘度、密度、表面张力测试仪采用旋转柱体法测试粘度,浮力法、拉同法测试密度、表面张力,并运用光电传感器、位置传感器、高精度温度传感器,变频调节技术,智能数据采集单元和计算机技术,实现测试过程的自动化。测试仪配备以Brookfield生产的DV-II+Pro型传感器,大容积坩埚设计,有利于减小转子旋转过程中的边界效应,提高测试的准确度以及重复性。该设备主要用于测试不同温度时的熔渣粘度、密度和表面张力,从而了解不同组成熔渣在高温冶炼过程中的行为,为高温冶金过程连续生产与控制提供指导。炉渣熔化特性测试仪通过视频成像、计算机自动图象处理来自动判断炉渣熔化特性的开始熔化温度、半球点温度、流淌温度和熔化速度,还可对整个测试过程进行图象重放、浏览以及打印输出测试结果的数据和图象。

       炉渣性质研究系统总体居国内先进水平。系统建成后已为“旋涡柱连续炼铅关键技术与装备研究”、“锑清洁冶炼关键技术研究与示范”等国家、省级重点项目提供了实验室研究数据。

       炉渣性质研究系统主要包括炉渣熔化温度特性测试仪以及炉渣粘度、密度、表面张力测试仪。

炉渣熔化温度特性测试仪

炉渣粘度、密度、表面张力测试

       2、高砷物料处理系统

       高砷物料处理系统主要分为火法脱砷、湿法脱砷及固体废物浸出毒性浸出三个子系统,主要火法脱砷设备由回转窑、升降式气氛钟罩、PP净化塔等构成,湿法脱砷设备主要由高压釜、玻璃反应釜构成,固体废物浸出毒性设备主要由翻转振荡器构成。

回转窑

升降式气氛钟罩

 

管式气氛炉

烟气脱硫系统

       火法脱砷是通过控制气氛、温度等高温焙烧将高砷物料(高砷烟尘、砷碱渣、硫化砷渣和含金砷黄铁矿等),使砷进入挥发,达到砷与有价元素的分离。湿法脱砷是利用高压富氧脱砷,通过化学溶解选择性脱砷,强化高砷多金属复杂物料脱砷过程、抑制铅、锑、铋等有价金属的溶出,并提高有价金属的回收率。脱砷液经亚铁盐空气氧化法处理,砷转变为稳定的臭葱石得以分离,臭葱石经过机械力固化、热压熔融等固化处理后,制备成稳定的高密度固砷体。

       高砷物料处理实验系统的主体设备——A(V)-AF-450型升降式气氛钟罩窑采用日本山武技术,支持联机电脑操控,最多支持50段升温程序,最高焙烧温度达到1700℃,可控制氧化性、还原性以及惰性气氛,控制升温单元具有控温精度高,稳定性好的优点,主要应用于冶金原料高温熔炼过程研究以及稀贵金属材料的热处理过程。回转窑在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中,广泛地使用回转圆筒设备对固体物料进行机械、物理或化学处理,可进行不同样品的高温氧化、还原及惰性气氛下的焙烧实验。

       高砷物料处理系统总体居国内先进水平。系统自建成之后先后承担了 “含金砷硫铁矿回收金的研究”、“有色冶金高砷物料处理应用基础研究”等冶金高砷物料处理以及高温过程清洁生产研究领域的多个项目研究。

       3、熔融还原熔炼实验系统

       熔融还原熔炼实验系统由高温熔融炉、可升降预热炉、布袋收尘器、废气吸收装置组成。可进行氧气顶吹熔融还原炼铁;氧气顶吹造锍熔炼;氧气顶吹直接炼铅;高铅炉渣、含铜炉渣熔融还原贫化等的实验。可使用氧化气氛、还原性气氛及喷粉煤。

       该系统是自行设计、委托加工而成,具备进行铜硫化矿的氧气顶吹造锍熔炼和铅的直接熔炼,也可通过控制气氛进行熔融还原熔炼。其总体技术水平和性能指标处于国内领先水平。

       4、智能温控可控气氛还原实验系统

       该实验系统由SXD-36-8Q移动箱式电阻炉、RSY-36-TB智能程序温控系统及配气系统组成。主要用于含镍钴铜等固体废物资源化处理。通过还原浸出等湿法分离过程得到纯净金属盐溶液,然后液相沉淀,中间产品再进行气氛调控(真空)条件下的热分解制备镍、钴铜及镍钴合金粉末;亦可用于赤铁矿的磁化焙烧等。可控制氢气、一氧化碳等还原气氛和氮气、氩气等惰性气氛。

       该系统是自行设计、委托加工而成, 能一炉多用,可用于气氛调控(包括真空)热分解、还原及还原焙烧等过程。其总体技术水平和性能指标处于国内领先水平。

       5、喷雾热分解实验系统

       该实验系统是针对有色金属回收过程中溶液采用高温热解制备功能粉体材料,包含实验室小型系统和工业试验系统。喷雾热分解系统分为喷雾干燥、喷雾热解两套装置,主要由以下几部分构成:喷雾干燥炉、热分解炉、雾化喷嘴、燃烧器、烟气冷却系统、烟气净化系统等。

 喷雾干燥机

小型喷雾热解系统

工业试验喷雾热分解系统

       喷雾热分解法(Spray Pyrolysis, SP)是近年来发展起来的制备超细粉体材料的重要方法。采用该方法,原料在溶液状态下混合,整个反应过程快速完成,产物组分分布均匀;颗粒一般呈规则的球形,而且少团聚,无需后续的洗涤研磨,产物纯度和活性高;无过滤、洗涤、干燥、粉碎过程,一步即获得成品,操作简单方便,生产过程连续,生产效率高,因此在薄膜材料、金属及其化合物粉体材料和复合粉体材料的制备等方面具有重要的应用价值和广阔的市场前景。将有色冶金与钢铁行业已广泛采用喷雾热解(焙烧)技术处理酸洗废液回收盐酸相结合,解决了有色金属回收时氯的回收与铁的出路。可用于重金属废水处理回收酸、铁等,还可用于功能粉体材料制备。

       喷雾热分解系统系自主研发,其总体技术水平和性能指标处于国内先进水平。开发该系统主要是基于自主创新的窑渣铁精矿浸出-净化-喷雾热分解工艺回收铁及有价金属。该工艺还可应用于银基粉体材料、电池材料及其它复合材料的制备。