鉛鋅尾礦渣中硫磺真空蒸餾回收最優(yōu)工藝研究及模擬.pdf

1、硫磺是一種重要的工業(yè)原料，回收濕法冶金渣中的硫磺，能有效緩解我國因硫磺產(chǎn)量不足對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約。與眾多回收方法相比，真空蒸餾法安全、高效、無污染且能富集礦渣中的貴重金屬，但現(xiàn)有研究主要針對真空蒸餾過程中某單一因素，而實(shí)際蒸餾過程受到多種因素的影響，限制了真空蒸餾方法的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。本論文在研究單因素對真空蒸餾法回收鉛鋅礦尾礦中硫磺影響的基礎(chǔ)上，利用正交實(shí)驗(yàn)得出主要因素的影響程度和最佳工藝組合條件，總結(jié)推導(dǎo)出真空蒸餾法回收硫磺的經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)

2、模型。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、單一因素實(shí)驗(yàn)中，分別考察了真空度、礦渣粒徑、時間、抽氣速率、溫度、蒸餾面積和礦渣量等因素對硫磺蒸出率的影響，在一定條件下，硫磺蒸出量都與某一單因素的大小正相關(guān)，并呈現(xiàn)出相似的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中，較好的蒸餾條件下，硫磺的蒸出率均可達(dá)98%以上，回收得到硫磺產(chǎn)品純度可達(dá)99%以上。
　　 2、從礦渣蒸餾前后的X射線熒光光譜分析(XRF)、X射線粉末衍射分析(XRD)和掃描電鏡(SEM)等性質(zhì)表征

3、結(jié)果可以看到，反應(yīng)前的主要成分為單質(zhì)硫，而蒸餾后礦渣中硫磺的特征衍射峰基本消失，出現(xiàn)的主要衍射峰為PbFe(SO4)4(OH)12、ZnSO4.FeS2.SiO2等的特征衍射峰，說明殘?jiān)鼮樯鲜鰩追N物質(zhì)的混合相，基本不存在單質(zhì)硫磺；蒸餾前的礦渣粒徑多為10μm以上，表面光滑；蒸餾后的殘?jiān)鼧悠稴EM圖譜顯現(xiàn)出粗糙的表面，粒徑大小不一，棱角分明，多數(shù)粒徑小于2μm，間接證實(shí)礦渣中的硫磺已經(jīng)被完全蒸出。
　　 3、正交試驗(yàn)結(jié)果和主次因素

4、分析表明，影響真空蒸餾硫磺蒸出量的主要四個因素中，影響程度大小依次為溫度>時間>抽氣速率>物料量；通過正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，得到本實(shí)驗(yàn)的最佳工藝組合條件為抽氣速率2 L/S、溫度300℃、時間35 min、物料量30 g，并通過補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。
　　 4、在上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)生長數(shù)學(xué)模型，我們歸納得到真空蒸餾法回收硫磺的數(shù)學(xué)模型y=M×m/1+10 K1+K2t，為驗(yàn)證模型預(yù)測的準(zhǔn)確性，特設(shè)計(jì)一組條件為溫度280℃、抽氣