脆硫铅锑矿闪速熔炼过程数模仿真

发布时间：2020-04-02 11:49

【摘要】：脆硫铅锑矿是重要的炼锑原料,当前仍以“烧结脱硫-鼓风炉还原”生产工艺为主,存在流程长、返料多、能耗高、污染重、主金属回收率低、伴生金属分散等问题。闪速熔炼技术具有工艺成熟、自动化程度高、生产能力大、能源消耗低等特点,被普遍认为是标准的清洁冶炼工艺。为此,探索将闪速熔炼技术应用于脆硫铅锑矿高效利用,对促进铅锑冶炼工业的节能减排具有重要意义。论文在分析脆硫铅锑矿闪速炉雏形特征的基础上,研究建立了脆硫铅锑矿闪速熔炼热力学模型,并选用Delphi计算机高级语言,运用面向对象程序方法,自主研发了脆硫铅锑矿闪速熔炼过程计算机仿真系统;基此,开展了脆硫铅锑矿闪速熔炼过程多因素耦合仿真试验,考察了吨矿氧量、熔炼温度、富氧浓度、渣型(Fe/SiO_2、Fe/CaO)、焦率及还原温度等工艺参数对脆硫铅锑矿闪速熔炼过程的综合影响,揭示了脆硫铅锑矿闪速熔炼规律,为闪速熔炼拓展应用于脆硫铅锑矿高效利用提供了理论支持。主要研究内容和结论如下:1、基于相似理论,将脆硫铅锑矿闪速熔炼段分为反应塔氧化部分和焦炭层还原部分,基于吉布斯最小自由能原理,研究建立了脆硫铅锑矿闪速熔炼反应塔氧化段多相平衡数学模型和焦炭层还原段局域平衡数学模型,为脆硫铅锑矿闪速熔炼过程热力学研究提供了一种方法。2、开展了脆硫铅锑矿闪速熔炼反应塔氧化段仿真研究,考察了吨矿氧量、熔炼温度、富氧浓度、渣型(Fe/SiO_2、Fe/CaO)等工艺参数对铅、锑在各相中的分配行为影响,结果表明:(1)吨矿氧量对氧化段合金和炉渣的产出率影响显著,但对烟气的产出率影响不大;铅和锑在氧化烟气中的分配比随吨矿氧量的变化趋势正好相反,吨矿氧量高时,锑直收率低,吨矿氧量低时,铅直收率低。因此,综合考虑后续还原段的压力以及铅和锑的直收率,吨矿氧量不宜太高。(2)富氧浓度的升高,有利于降低氧化段烟气量,提高金属直收率,同时有利于将锌固定于炉渣相,利于后续综合回收。(3)熔炼温度的升高,将适当提高铅和锑在烟气中的损失,降低直收率,同时不利于锌固定于炉渣相。因此,熔炼温度应适中。(4)渣中Fe/SiO_2的升高,对减少铅在烟气中的损失有好处,而对锑在烟气中的分配影响不大,但Fe/SiO_2太高,炉渣量大,后续还原压力大。(5)渣中Fe/CaO对反应塔氧化段影响不大,但从炉渣粘度和渣量等角度,渣中Fe/CaO应适中。3、开展了脆硫铅锑矿闪速熔炼焦炭层还原段仿真研究,考察了焦率和还原温度对铅、锑、锌、铋、铜和砷等金属在还原段各相分配比的影响,结果表明:(1)氧化炉渣中的铅、锑等金属氧化物能快速被焦炭层还原成金属,过量的焦炭将使得锌和铋等金属氧化物被还原进入烟气,不利于有价金属综合回收。(2)焦炭层温度在1000~1200℃之间变化时,对焦炭层还原总体影响不大,但还原温度的提高将使得部分炉渣中的锌和铋转入烟气。4、将闪速熔炼技术应用于脆硫铅锑矿的冶炼在热力学上是可行的。当Fe/SiO_2=1.15,Fe/CaO=1.35,熔炼温度为1200℃;吨矿氧量为130~140 Nm3/t,富氧浓度为92%,焦率为20~25 kg/t合金,还原温度为1150℃时,铅的直收率大于70%,锑的直收率大于90%。
【图文】：

图 1.1 闪速熔炼工艺流程配料仓；2-热风炉；3-回转窑；4-鼠笼；5-气流干燥管；6-干燥电收尘；7-烟尘仓；8-干矿仓埋链刮板；10-闪速炉；11-闪速炉废热锅炉；12-烟道；13-闪速炉电收尘；14-闪速炉排烟机-贫化电炉；16-转炉；17-转炉废热锅炉；18-转炉电收尘；19-转炉排烟机；20-阳极炉；21-浇注机；22-吊车.3 计算机仿真技术及其在冶金中的应用状况.3.1 计算机仿真技术发展状况计算机仿真技术[15-16]结合了数学理论、信息技术及其他应用领域专业技术，以模型和物理系统为基础，通过编译软件在计算机上进行分析求解，它集合了面向技术、软件工程、自动控制、图形图像技术等多个知识领域，利用系统模型计算真技术，通过图片、音频形式，对实际或者设想的系统进行实验性研究，直观有将现实生活中的事物模拟成多方面的计算机仿真形式，通过计算机仿真技术，人仅可以透过不同视角，任何的观察环境，将虚拟和现实结合，这种特殊的属性，人们和互联网多方面信息交融，节约劳动成本。

第二章 脆硫铅锑矿闪速熔炼过程数学模型研究第二章 脆硫铅锑矿闪速熔炼过程数学模型研究2.1 脆硫铅锑矿闪速熔炼工艺为了解决脆硫铅锑矿传统熔炼技术效益低、能耗高、污染严重等突出问题工作者一直寻求一种新的闪速熔炼技术来改善脆硫铅锑矿的熔炼工艺。综合多因素，，某公司研发了脆硫铅锑矿闪速熔炼炉，其结构如图 4.1 所示。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF818;TF812

【参考文献】

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本文编号：2611913