电场下富FeO渣中金属铜滴迁移行为的实验研究

摘要

冶金废渣的综合利用具有重要的现实意义。铜渣是一种很有利用价值的废渣，许多冶金工作者进行了大量的研究工作。本文提出了电场作用下电毛细法来迁移分离铜渣中铜的一种新的方法。 详细阐述了电场法分离渣中铜等有价金属元素的基本原理一电毛细现象。对实验渣系的确定和坩埚及电极的选取原则进行了简述。在分析废铜渣中主要成分含量的基础上，选择了FeO-SiO<,2>作为实验的渣系；针对渣系的强氧化性和酸性等特性，分别选择了刚玉坩埚和硅钼棒作为实验容器和电极。 采用正交设计法确定实验点，把铜配比(％)、通电时间(min)、恒温温度(℃)、通电电压(V)作为实验因素，各取3个水平，安排9组实验。通过方差分析确定铜配比、通电时间、恒温温度、及通电电压等因素对铜的富集率的影响。结果表明：渣料中铜含量的影响最为显著(置信概率为0.95)，原因是渣中游离态的金属铜滴量增大，根据电毛细现象，更多的金属铜产生富集；随着外加电压的增加，铜的富集率也是增加的，其原因可归结为外加电压的增大导致渣金界面表面张力梯度增大，为了降低自由能，更多的金属铜滴产生迁移，从而提高金属铜的富集率，其次为外加电压和通电时间(置信概率为0.75)，而温度影响的显著性最低。 通过模式识别找出了样本聚类的分布规律和提高富集率的优化方向。对1～10号实验结果进行了模式识别分析处理，结果发现：优化区域与劣化区域的分布层次明显。沿优劣线从劣到优方向，取5个新的样本进行优化实验验证，实验结果显示也是从低到高方向排布的，表明新样本的实验结果是比较合理的。 利用光学显微镜和XRD对实验后的样品进行了观察和成分分析。发现在无电场作用下，实验后熔渣的金相照片显示有许多铜的亮点，而有电场作用后的渣样上铜的亮点几乎没有，X射线衍射分析结果表明：阳极区熔渣中的铜是以Cu<,2>O形式存在的，表明实验后熔渣中大部分铜都通过电毛细活动迁移到阴极区。

目录

文摘

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论文说明：符号表

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第一章绪论

1.1世界自然资源现状

1.2我国铜渣的现状

1.3现有的铜渣处理方法

1.3.1铜渣的火法贫化

1.3.2炉渣选矿法

1.3.3湿法浸出

1.4本课题研究的内容和意义

1.5冶金电化学的回顾与发展

1.5.1熔渣的作用、结构与要求

1.5.2渣的电化学特性

1.6渣-金体系中金属液滴的迁移研究动态

1.7本章小结

第二章电场法分离渣中铜的理论基础

2.1电场法分离渣中铜的基本原理

2.1.1铜的元素化学

2.1.2电毛细活动现象原理

2.2渣中铜的渣系的确定

2.2.1 FeO-Fe2O3-SiO2系

2.2.2 FeO-SiO2-Al2O3系

2.2.3 Cu2O-Fe2O3系

2.3富FeO熔渣的物理化学性质

2.3.1富FeO熔渣的密度

2.3.2富FeO熔渣的表(界)面张力

2.3.3富FeO熔渣的粘度

2.4本章小结

第三章实验装置及实验方法

3.1实验装置及检测装置介绍

3.1.1实验电炉

3.1.2直流稳压稳流电源

3.1.3其他实验仪器

3.2实验材料

3.2.1 Fe2O3粉

3.2.2 SiO2粉

3.2.3铜粉

3.3电极的选择

3.3.1石墨电极

3.3.2钼电极

3.3.3硅钼电极

3.4坩埚的选取

3.4.1氧化镁坩埚

3.4.2氧化铝坩埚

3.5实验方法

3.6小结

第四章铜滴在富FeO熔渣中富集迁移规律性研究

4.1实验装置流程简介

4.2正交实验设计

4.3实验结果及分析

4.3.1渣中铜的富集迁移方向趋势分析

4.3.2因素对实验结果的影响

4.3.3方差分析

4.3.4模式识别分析

4.4本章小结

第五章计算分析与显微观察

5.1铜的迁移方向性计算分析

5.2试样的显微观察与分析

5.2.1无电场作用下溶渣的显微观察与分析

5.2.2电场作用下试样的显微观察与分析

5.3小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2存在问题及展望

6.2.1目前试验装置的不足

6.2.2未来展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致谢