CaO-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2-Na2O六元渣系脫硫動(dòng)力學(xué)及渣中CaO熱力學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、廣西平果鋁廠的拜耳法赤泥因含有Fe、Si、Al、Ca以及貴重的Ti、V、Sc(鈧)、稀土元素、Ta等稀有金屬而獨(dú)具特色，是一種珍貴而豐富的二次資源，具有非常高的綜合利用價(jià)值。通過(guò)COREX熔融還原煉鐵工藝處理平果赤泥，還原熔煉回收鐵；還原得到的鋁鈣爐渣濕磨溶出回收鋁、鈉；稀有金屬在浸出渣中得到富集，便于進(jìn)一步回收。在這三大冶金過(guò)程中，熔融還原過(guò)程是首要環(huán)節(jié)，還原過(guò)程爐渣的冶金性能及熱力學(xué)性質(zhì)對(duì)冶煉過(guò)程具有非常重要的影響。本文高堿度CaO

2、-Al2O3-SiO2-MgO-TiO2-Na2O六元渣系粘度和脫硫性能的前期研究工作表明，在一定的組成范圍內(nèi)，該渣系粘度完全滿足實(shí)際冶煉要求，并具有較強(qiáng)的脫硫能力，且少量的Na2O即可明顯提高爐渣的脫硫能力。
　　在高溫狀態(tài)下，爐渣組分會(huì)由于渣系中Na2O的揮發(fā)而發(fā)生變化，進(jìn)而影響爐渣的冶金性能及脫硫能力。因此，本文對(duì)渣中Na2O揮發(fā)動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究；在考慮Na2O揮發(fā)引起爐渣硫容量隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上，對(duì)高堿度渣系脫硫動(dòng)

3、力學(xué)進(jìn)行研究，建立脫硫動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)鐵液中硫含量隨時(shí)間的變化進(jìn)行了定量分析；由于在高溫冶煉過(guò)程中，熔渣中氧化鈣活度對(duì)渣金間脫硫反應(yīng)有直接影響，本文采用鄒氏渣-金（Sn）-氣平衡技術(shù)測(cè)定了渣中CaO活度，探明爐渣組分對(duì)渣中CaO活度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：
　　1）Na2O揮發(fā)過(guò)程在最初5分鐘內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)為速率控制環(huán)節(jié)；在揮發(fā)后期40~60分鐘，渣相中O2-、Na+由渣相本體向渣氣界面擴(kuò)散為速率控制環(huán)節(jié)；中間段可認(rèn)為是混合控制環(huán)

4、節(jié)。Na2O揮發(fā)率隨溫度、堿度、Na2O、Al2O3的增加而增加，隨TiO2含量的增加先增加后降低。
　　2）鐵液脫硫率隨著溫度、渣中Na2O，MgO含量及堿度的增加而增加，隨Al2O3和TiO2含量的增加而降低。在考慮Na2O揮發(fā)對(duì)爐渣硫容量影響的基礎(chǔ)上，建立了動(dòng)力學(xué)模型，利用該模型可以很好地對(duì)脫硫反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行定量分析。本實(shí)驗(yàn)中，初始時(shí)間的脫硫反應(yīng)速率常數(shù)對(duì)應(yīng)的活化能為172.58kJ mol-1，脫硫反應(yīng)速率限制環(huán)節(jié)為渣相質(zhì)量