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含铜污泥冶炼工艺参数优化实验探索文献综述

 2020-05-22 08:05  

随着我国国民经济的持续快速发展,铜矿资源的短缺和精铜需求的快速增长之间的矛盾日益突出,解决这一矛盾的有效途径就是合理高效利用再生铜资源。面对目前铜精矿原料紧张、TC/RC低迷的形势,国内大型铜业公司和铜冶炼项目的投资者对废杂铜原料越来越重视,将加速新的、先进冶炼技术的研发、引进、投入,产量规模加速提高,产业将加速整合,在未来几年内产业的集中度有望快速提高。可以预见,中国的废杂铜冶炼技术将进入升级改造阶段,我国大型铜业公司将面临新的发展机遇。

铜泥是再生铜资源的一种,含有铜、镍、铁等重金属的氢氧化物是一种非稳定状态元素,若不进行无害化处理,则会对土壤和水质造成严重污染。虽然无害稳定化处理解决了污染问题,但是没有达到”变废为宝”和”可持续发展”的环境发展目标。

目前国内外有关重金属污泥资源化回收技术主要有高温冶炼法、酸浸一氨浸法、生物浸出法、浸渍置换法以及电解精炼等。在目前的研究成果来看,其中高温冶炼法处理重金属污泥有回收金属资源、产生无害炉渣、流程短等好处,但是设备投资成本较高,若污泥中含有易挥发重金属,则须以污染防治设备进行监控,以避免二次污染的发生。对含铜污泥综合利用采取高温冶炼工艺虽然设备投资成本较高,但其对重金属回收率高,炉渣可回收利用,产生的烟气如果采取有效的治理措施可防止对环境的污染。因此该技术综合效益更好,竞争力更强,可实现资源的综合利用。

虽然高温冶炼工艺有比较多的好处,但是还有很多方面需要进一步的优化,高温冶炼工艺需要比较高的温度,高温冶炼的时间也比较长,这样会有比较大的能耗,会增加含铜污泥回收利用的成本。废杂铜的冶炼工艺很多,新工艺也不断地投入工业应用,但由于市场竞争的形势所迫,欧洲冶炼厂的冶炼技术几乎没有公开报道,特别是新的艾萨熔炼技术用于废杂铜冶炼,均是各冶炼厂根据自身原料的特点和所期望达到的技术目标,自行研究开发,有关信息完全保密,更不对外出售技术。但是,从实际运行来看,艾萨熔炼(澳斯麦特熔炼)用于杂铜冶炼,在节能、环保、综合回收和对原料的适应性等方面均具有较大的优势,值得国内企业和科研机构进行联合技术攻关。

在本课题中将进行大量的实验进行探索,记录实验数据并综合比较,得出最为经济合理的方案。当我们得到最优的方案后,可以将优化的高温冶炼工艺方案放大到实际生产中,降低含铜污泥回收利用的成本,增加市场竞争力,也将会进一步解决铜矿资源的短缺和精铜需求的快速增长之间的矛盾。

通过查阅文献可以得知,先前有人研究过高温冶炼法回收铜,其主要的流程为:含铜污泥送入回转干燥窑烘干,由原煤燃烧器提供热源,烘干后铜泥经过制砖机制成砖形物料,然后进入熔炼炉熔炼,铁、石英等杂质进入炉渣被分离出来,得到铜含量大于81%的粗铜与铜含量约为40%的冰铜,粗铜与冰铜经回转精炼炉除去大部分氧和其它杂质后铸成含铜量大于98.5%阳极铜板,其工艺流程图如图1。

详细的工艺流程如下:

(1) 预处理工艺

由于含铜电镀污泥的含水量较高,粒度很细,为了保证熔炼炉内温度,增加炉料的透气性,提高其床能率,需将这部分含铜污泥经回转窑干燥,使含铜污泥的含水率降到25%左右。

回转干燥窑采用高温烟气烘干含铜污泥水分,高温烟气来自原煤燃烧器,燃烧器出口烟气/干燥窑进口烟气温度≤900℃,干燥窑出口温度≤150℃。当污泥水分含量降至约25%,送到特制的制砖机中添加少量石灰后压制成具有一定强度和粒度的砖形物料,作为熔炼炉的炉料。

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