铁酸锌还原过程机制与锌焙砂还原焙烧工艺研究

发布时间：2022-08-08 19:11

　　摘要：传统湿法炼锌工艺中会产生性质稳定、难以溶出的铁酸锌,导致铁锌分离困难。铁酸锌与磁铁矿均为稳定的尖晶石结构,将铁酸锌还原转化为氧化锌和磁铁矿,可从铁酸锌中分离出锌,同时铁稳定在尖晶石结构中不被溶出。本文首先进行了铁酸锌的还原热力学分析,再采用合成铁酸锌开展了选择性还原反应动力学的研究。开展了铁酸锌的选择性还原反应过程机制的研究,采用TG、XPS及XRD查明还原过程中失重分解特征、离子迁移行为、物相转变过程和产物层形貌变化,揭示了铁酸锌还原分解为氧化锌和磁铁矿的历程。并以高铁锌焙砂为处理对象,采用单因素实验考察了CO/CO2弱还原性气氛下铁酸锌选择性还原为氧化锌和磁铁矿的焙烧条件,再通过硫酸浸出分离锌铁。取得以下研究结论：通过热力学分析得出焙烧工艺关键在于控制CO/（CO+CO2）,750℃下CO/（CO+CO2）应控制在2.68%～36.18%之间。通过等温动力学研究表明铁酸锌的选择性还原过程可用收缩未反应核模型来描述,反应的动力学方程为1-（1-α）1/3=0.667925exp（-35817/RT）,反应活化能为35.817kJ/mol。反应属于化学反应控制,升高温度有利于提高... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 文献综述
    1.1 铁酸锌在锌冶炼过程中的产生及处理
        1.1.1 锌冶炼工艺
        1.1.2 铁酸锌在传统锌冶炼过程中的产生
        1.1.3 锌冶炼过程中含铁酸锌物料的处理
    1.2 铁酸锌的结构及其还原过程中的物相转变
        1.2.1 铁酸锌的结构及性质
        1.2.2 铁酸锌还原过程中锌铁物相转变
    1.3 课题研究的内容及意义
        1.3.1 课题研究的内容
        1.3.2 课题研究的意义
2 实验原料与方法
    2.1 实验原料
        2.1.1 铁酸锌
        2.1.2 锌焙砂
    2.2 实验药剂与实验设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 铁酸锌的还原基础及过程研究实验
        2.3.2 锌焙砂的还原焙烧硫酸浸出工艺实验
    2.4 分析及表征方法
        2.4.1 化学分析
        2.4.2 X射线荧光光谱分析
        2.4.3 热重分析
        2.4.4 X射线衍射
        2.4.5 X射线光电子能谱
        2.4.6 微观形貌分析
3 铁酸锌选择性还原基础研究
    3.1 铁酸锌选择性还原的热力学分析
    3.2 铁酸锌选择性还原的等温反应动力学
        3.2.1 动力学方程的建立
        3.2.2 反应温度与还原速率的关系
        3.2.3 CO浓度与还原速率的关系
        3.2.4 CO/(CO+CO2)与还原速率的关系
    3.3 铁酸锌过还原的物相转变特征
    3.4 小结
4 铁酸锌选择性还原过程机制研究
    4.1 失重分解特征
    4.2 离子迁移行为
        4.2.1 Zn 2p3/2峰分析
        4.2.2 Fe 2p峰分析
        4.2.3 表面原子百分比变化
    4.3 物相转变过程
    4.4 产物层形貌变化
    4.5 小结
5 锌焙砂的选择性还原焙烧硫酸浸出工艺研究
    5.1 还原焙烧工艺试验研究
        5.1.1 焙烧温度与焙烧效果的关系
        5.1.2 CO浓度与焙烧效果的关系
        5.1.3 CO/(CO+CO_2)与焙烧效果的关系
        5.1.4 焙烧时间与焙烧效果的关系
        5.1.5 还原焙砂的形貌特征
    5.2 浸出工艺实验研究
        5.2.1 浸出酸度对浸出效果的影响
        5.2.2 浸出温度对浸出效果的影响
        5.2.3 液固比对浸出效果的影响
        5.2.4 浸出时间对浸出效果的影响
    5.3 小结
6 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]攀枝花预氧化钛精矿的H2还原行为[J]. 危雪梅,鲁雄刚,肖玮.  中国有色金属学报. 2013(11)
[2]锌浸出渣工艺矿物学与环境活性(英文)[J]. 李密,彭兵,柴立元,彭宁,谢先德,闫缓.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(05)
[3]锌冶炼氧压浸出渣硫资源综合利用方案浅析[J]. 蔡挂才,周开敏,王军会.  硫酸工业. 2012(06)
[4]锌浸出液三价铁直接水解赤铁矿法除铁的探讨[J]. 岳明,孙宁磊,邹兴,邵建春,刘金山,王魁珽,陆业大.  中国有色冶金. 2012(04)
[5]从锌浸出渣中湿法回收锌[J]. 郭晓娜,张亚莉,于先进,房涛,李怀梅.  湿法冶金. 2012(01)
[6]锌氧压浸出工艺的应用及推广[J]. 仝一喆.  矿冶. 2011(04)
[7]低品位氧化锌矿石氨浸工艺影响因素研究[J]. 魏志聪,方建军.  矿冶. 2011(04)
[8]弱氧化性气氛下尘泥含碳球团的还原动力学[J]. 魏汝飞,李家新,李杰民,龙红明,王平,高岗,林高鹏.  过程工程学报. 2011(03)
[9]攀枝花钛铁矿固态还原行为[J]. 郭宇峰,游高,姜涛,邱冠周.  中南大学学报(自然科学版). 2010(05)
[10]锌浸出液针铁矿法除铁[J]. 邓永贵,陈启元,尹周澜,张平民.  有色金属. 2010(03)

博士论文
[1]从铟铁酸锌中用机械活化方法强化浸出铟、锌的机理研究[D]. 姚金环.广西大学 2013
[2]铁酸锌高温煤气脱硫行为及气氛效应研究[D]. 梁美生.太原理工大学 2005



本文编号：3672067