基夫赛特炼铅过程优势区图的构建及造氧化物熔体的研究

摘要

铅精矿搭配处理浸锌渣的基夫赛特(Kivcet)炼铅工艺是一种清洁高效处理浸锌渣的直接炼铅方法。研究Kivcet过程的热力学并建立相应的优势区图，具有一定的理论意义和应用价值。本文构建了Kivcet炼铅过程多元多相复杂体系的优势区图，建立了氧位-硫位控制有价金属分离的基本理论;通过模拟Kivcet工艺的氧化过程，研究了一系列工艺条件对造铅氧化物熔体的影响，为碳还原生成金属铅提供了技术支持。
　　基于冶金热力学的基本原理，采用相律分析的方法，借助数学的拓扑思想，分别构建了不同温度下的Pb-S-O体系和Zn-S-O体系的α型和β型平面拓扑图。热力学分析表明:α型平面拓扑图中Pb、PbS、PbO和PbSO4的存在区域在热力学上不稳定，β型平面拓扑图符合传统的Me-S-O体系优势区图;Kivcet炼铅工艺在高氧位、高硫位条件下直接生成粗金属铅，其遵循的是不稳定性α型平面拓扑图所代表的热力学过程，即控制高氧位和高硫位，是实现搭配处理浸锌渣直接炼铅的关键技术之一。α型Zn-S-O体系平面拓扑图符合传统的Me-S-O体系优势区图，β型平面拓扑图在热力学上不稳定。
　　通过建立模拟Kivcet工艺的实验装置，研究了浸锌渣搭配量、气氛含氧量、反应温度及恒温时间对造氧化物熔体的影响;采用XRF和XRD方法分析了产物的化学成分和物相。结果表明:浸锌渣搭配量为0％或60％，反应温度为1200、1300或1400℃，恒温时间为30或60min，气氛含氧量为95％（工业纯氧）或30％，均能得到以Pb为主并含Fe、Zn、Si、Ca、Cu等元素的氧化物熔体。