某铅锌冶炼厂废水COD氧化降解实验研究

随着铅锌冶炼技术持续进步,其产生的废水成分愈加复杂,尤其国家近年来加强对COD(化学需氧量)排放总量的管控,企业外排废水COD的提标深度处理急需高效、绿色处理技术。针对当前COD处理需求,本文采用新型催化高级氧化技术(KYCAOP)处理铅锌冶炼废水,重点对比了其与常用氧化去除技术(如芬顿氧化法和次氯酸钠氧化法)对废水中COD的处理效果,并探索了KYCAOP的最佳使用条件。结果表明,对同一批次冶炼废水(原水COD 151 mg/L),芬顿氧化法和次氯酸钠氧化法的COD去除率仅有47.2%和22.1%,而KYCAOP的去除率高达75%以上。此外,KYCAOP的反应速度快,反应20 min后出水COD浓度可稳定在40 mg/L以下,证明此技术具有深度处理铅锌冶炼废水中COD的应用潜力。

锌冶炼过程中提取镓的技术研究及其进展

针对镓从锌冶炼过程中回收占比低的问题,总结分析了锌冶炼过程中镓回收技术研究进展.在鼓风炉炼锌(ISP)工艺中,镓主要富集在鼓风炉炉渣里,其质量分数通常在0.025%~0.031%,从鼓风炉炉渣中回收镓主要有还原蒸发法、高温氯化挥发法、硫酸浸出法、碱熔–浸出法、还原熔炼–电解法和还原熔炼–熔融造渣法等方法,但这些工艺普遍流程长,回收率低,加工成本偏高,部分工艺环境污染大,难以工业化应用.传统的湿法炼锌工艺中,大于93.5%的镓富集在浸出渣中,浸出渣处理以火法还原挥发工艺为主,在回转窑挥发浸出渣工艺中90%的镓保留在窑渣中,导致镓的回收流程长且回收率低,湿法处理浸出渣存在镓和铁分离的难题,至今未得到有效解决.氧压浸出炼锌工艺中,镓主要富集在锌粉置换渣里,锌粉置换渣采用酸性浸出和萃取工艺分离富集镓,最终制备金属镓,镓的综合回收率达到71%.通过对火法和湿法炼锌中镓回收工艺进行分析,对镓回收工艺中存在的关键问题和分离技术进行了总结,提出萃取分离、乳状液膜和树脂吸附有望成为锌冶炼过程中回收镓的绿色高效短流程关键技术.

锌粉置换渣浸出过程中镓的溶解行为及改善方法

针对丹霞冶炼厂锌粉置换渣浸出过程中镓浸出率偏低问题,采用ICP-AES、XRD与SEM-EDS对不同批次锌粉置换渣化学成分、物相与形貌进行详细分析。与正常生产锌粉置换渣相比,异常锌粉置换渣中镓主要赋存于黄钾铁矾之中,造成镓浸出困难。对锌粉置换渣氧压浸出过程进行分析,镓、砷和铁溶出规律较为一致:增大硫酸浓度和液固比有利于镓、铁和砷的浸出,但提高温度和氧气分压对镓、铁和砷溶出不利。依据上述研究结果,提出强化镓浸出效率的改善措施,弱化一段氧压浸出(分别降低反应温度和压缩空气总压至90℃和0.2 MPa)与强化三段常压浸出(分别提高硫酸浓度和反应温度至160 g/L和85℃),镓的浸出效率由77.83%提高至96.46%。

镓精矿氢氧化钠浸出过程镓的浸出行为

从湿法炼锌工艺中得到的镓精矿是制备金属镓重要的中间产品,氢氧化钠浸出镓精矿制备电积前液是制备高品质金属镓的生产关键环节。通过研究氢氧化钠浸出镓精矿过程中添加剂的种类、添加剂用量、氢氧化钠浓度、浸出液固比、反应温度和浸出时间等工艺参数,分析了各工艺参数在镓精矿浸出过程中对Ga、Al的浸出率及浸出滤液过滤性能的影响。结果表明,在添加剂CaO 15%、NaOH浓度3 mol/L、液固比L/S=10、反应温度80℃、浸出时间120 min的最优条件下,Ga的浸出率为98.15%,Al的浸出率为53.01%,浸出滤液过滤速度为108.88 mL/min,添加剂CaO在反应过程中生成的铝酸钙作为滤饼支撑骨架,有效改善了浸出滤液的过滤性能。

含镓锗硫酸盐溶液中砷铁的高效脱除

砷和铁是湿法炼锌系统回收镓、锗工艺中主要的杂质元素,萃取分离工艺可实现砷铁的高效脱除,但得到的反萃液为高砷铁溶液,且含有少量镓、锗。为实现镓、锗的高效回收,采用中和沉淀法实现砷、铁与镓、锗的分离,考察沉淀终点pH、反应温度、反应时间、搅拌速度等参数对各金属离子沉淀率的影响。结果表明,在沉淀终点pH=2.5、反应温度25℃、反应时间1 h、搅拌速度240 r/min的最优条件下,铁和砷的脱除率分别为92.80%、98.13%,镓、锗的损失率分别为45.61%、7.35%。中和渣中损失的镓、锗可用弱酸溶液洗涤,酸洗液与中和后液共同返回到萃取系统回收镓和锗,提高综合回收过程中镓和锗的直收率。

ZnSO_(4)-FeSO_(4)溶液120~180℃的矿化沉铁行为及机理

针对湿法炼锌含Zn^(2+)130 g/L、Fe^(2+)15 g/L的高锌含铁溶液矿化沉铁过程机理及铁物相转变行为,本文于120~180℃下开展了矿化沉铁行为及机理研究,深入研究了温度、氧分压、搅拌转速和反应时间对亚铁离子矿化沉铁行为的影响。结果表明:温度150℃、氧分压0.3~0.4 MPa、搅拌转速500 r/min以及反应时间180 min为合理的矿化沉铁条件。在此条件下,沉铁率为91.33%,沉铁后液中Fe^(2+)和全Fe浓度分别降至0.10 g/L和1.30 g/L,同时可产出Fe、Zn和S含量分别为61.35%、1.01%和1.61%的高品位赤铁矿。XRD和SEM分析结果表明:当反应温度低于130℃时,沉铁产物物相由针铁矿和羟基氧化铁组成,高于130℃,主要为赤铁矿。Fe^(2+)矿化沉铁伴随着复杂的氧化、水解、脱水、缩合等反应过程。XPS分析结果表明,沉铁产物为羟基氧化铁(Fe_(2-x/3)(OH)_xO_(3-x)),其脱水(H_(2)O)和脱羟基(—OH)不完全导致Fe空位;Zn^(2+)以间隙或原子替代的方式存在于沉铁产物晶体内,并与O^(2-)配位;SO_(4)^(2-)与晶体晶面的Fe(Ⅲ)络合(FeSO_(4)^(+)),以硫酸铁(Fe_(2)(SO_(4))_(3))的形式存在,硫酸根几乎均匀地分布于赤铁矿颗粒内部及表面。

ZnSO_(4)-FeSO_(4)溶液氧压水热强化针铁矿法除铁行为与机理

针对湿法炼锌过程中针铁矿法锌铁分离效率低、沉铁产物性能差等问题,本文提出了在氧压水热环境下开展针铁矿法除铁的方法。结果表明:提高反应温度、氧分压、搅拌转速、晶种用量和pH均有利于针铁矿除铁。在反应温度为110℃、氧分压为0.2 MPa的优化反应条件下,产出的沉铁产物中铁含量为55.2%,锌含量为3.2%,硫含量为1.5%;沉铁产物中生成了结晶度较高的针铁矿晶簇。在氧压水热除铁过程中,反应在0~60 min时符合一级反应动力学特征,在60~100 min时满足二级反应动力学特征,反应活化能为34.50 kJ/mol;在110℃下除铁反应的速率常数(k)为0.021 dm^(3)/(mol·min)。

加压湿法炼锌过程中镓的富集

针对冶炼厂在两段逆流氧压浸出湿法炼锌工艺流程中镓回收率不高的问题,采用XRD、SEM-EDS与ICP-AES对工艺流程中各阶段溶液及渣物相进行分析,对预中和、锌粉置换过程影响镓回收率低的机理进行探究。结果表明,一段浸出液预中和过程中由于酸度过低导致镓与黄钾铁矾或铅黄钾铁矾共沉淀的现象是导致镓损失的原因。在锌粉置换过程中,单纯依靠锌粉提高pH无法使镓完全沉淀。据此提出在预中和过程中通过将预中和终点酸度控制为6 g/L,反应时间1 h,反应温度85℃,以避免镓损失;在置换阶段采用先中和再置换的方法:先使用优质氧化锌7 g/L进行中和反应1 h,然后加入锌粉3 g/L反应1 h,反应温度85℃。经优化后,镓沉淀率可达100%。

微波强化铅冶炼炉渣基胶凝材料固化含砷石膏渣

工业生产过程中,含砷烟气与含砷废水处理过程常伴随含砷石膏渣的产排,由于含砷石膏渣资源化价值较低且为危险废物,其低成本无害化处理是重要的发展方向。研究基于“以废治废”的思路,利用铅冶炼炉渣基胶凝材料固化含砷石膏渣,引入微波辐照养护替代传统的恒温恒湿养护。结果表明,500 W微波辐照1.5 min,固化体抗压强度及砷浸出毒性与恒温恒湿养护7 d相当。抗压强度达3.09 MPa,As浸出毒性低于0.5 mg/L以下,满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598—2019)要求。进一步的水化反应特征及砷固化行为研究显示,该体系水化产物以C-(Al/Fe)-S-H(水合硅酸钙或者水合硅铝/铁酸钙)凝胶与钙矾石为主,微波辐照可抑制胶凝体系中钙矾石的生成。因此,砷的固化主要依赖于C-(Al/Fe)-S-H凝胶的物理封装与包裹作用。

基于视觉机器人的自动加球系统的磨球识别与定位

在铸造过程中,诸多坑洞和浇铸口留下的突出状结构随机分布在磨球表面,导致基于视觉机器人的自动加球系统在采用表面形状或灰度相关性等匹配方法对其进行识别和定位时,许多磨球不能被识别。此外,磨球堆表层存在高度差,低位置的磨球可能比高位置的先被识别并定位,当电磁铁在机器人驱动下吸取磨球时,会与高位置磨球产生碰撞而被撞坏。针对上述情况,采用分层的阈值分割方法,忽略磨球表面的细节,只需识别被分割出的独立区域的最小外接圆,计算出与其中心垂直对应的磨球顶点坐标并实现磨球的定位。结果表明,磨球不能被识别和电磁铁被撞坏的问题得到有效解决,确保了自动加球系统功能的可靠实现。

基于模糊PID的有色金属冶炼设备电气自动控制研究

传统的有色金属冶炼设备电气自动控制方法由于仅从单一的角度构建量化分析模型,导致其控制效果较差,因此设计了基于模糊PID的有色金属冶炼设备电气自动控制方法。首先,对获取的有色金属冶炼设备的运行数据进行优化处理,并构建对应的有色金属冶炼设备量化分析模型。然后,在模糊PID的作用下,对变量进行模糊化处理,并计算对应的隶属度函数,通过制定对应的模糊规则,计算相应的PID参数,由此设计有色金属冶炼设备电气自动控制器。最后,通过构建控制方程,计算对应的控制率,从而制定出相应的自动控制策略。实验结果表明,与传统的有色金属冶炼设备电气自动控制方法相比,设计的基于模糊PID的有色金属冶炼设备电气自动控制方法在实际应用中控制波特率较高,控制效果较好。

采用两段逆流浸出工艺从镓锗渣中回收有价金属

研究了采用一段常规浸出—二段加压氧化浸出工艺从锌粉置换镓锗渣中回收有价金属镓、锗、铜、锌。结果表明:在硫酸初始质量浓度65 g/L、液固体积质量比10/1、助浸剂A加入量5.0 g/L、反应时间1 h、温度90℃条件下进行一段浸出,在硫酸初始质量浓度120 g/L、温度105℃、通入氧气、总压力0.35 MPa、液固体积质量比10/1、反应时间4 h条件下对一段浸出渣进行二段浸出,两段浸出后,金属镓、锗、铜、锌浸出率分别达97%、90%、98%、99%,浸出效果较好;渣中的铅得到富集。

萃取冶金挥发性有机废气处理技术发展和应用实践

本文介绍了萃取冶金挥发性有机气体的组成以及处理萃取冶金挥发性废气的技术现状,分析了萃取冶金生产的特点,主要吸附材料活性炭的性质,光解与光催化和低温等离子技术。萃取冶金生产中产生的挥发性有机废气可以采用前端水洗预处理,活性炭吸附技术为主体和后端深度净化技术相集成的组合工艺进行处理。经过实际应用,采用组合式处理技术可以满足当前国家和地方的检测标准。

下引连铸Cu-Ag合金拉拔过程中组织与性能演变

采用下引连铸工艺制备了d 11 mm Cu-4%Ag合金棒坯,棒坯具有高轴向取向柱状晶组织,表面质量良好,断后伸长率达到35.0%,可直接进行拉拔加工成d 0.04 mm微细丝,无中间退火的累积冷变形量达99.998%。拉拔过程中,在一般变形阶段,棒材变形机制为位错滑移,形成了较多的位错胞,晶内发生微区晶体转动,随应变量增大,剪切变形程度加剧,晶内形成了较多的切变带;在大变形阶段,通过各种动态回复机制如纳米孪晶、位错墙的亚晶化,层状界面,实现大塑性变形。随着变形量的增加,棒材的抗拉强度和硬度分别由铸态的245 MPa和63.4 HV增加至变形量99.7%时的655 MPa和187 HV,而导电率由90.3%IACS则降低至82.2%IACS。上述下引连铸-连续拉拔加工方式制备Cu-Ag合金微细丝材具有短流程、高效率的优势,提供了新的思路。

某高氧化率硫化铅锌矿混合浮选试验研究

针对某硫化铅锌矿氧化率高、现场浮选指标低的问题,采用石灰+CD⁃2(800 g/t+300 g/t)为黄铁矿抑制剂、CD⁃1+水玻璃(600 g/t+600 g/t)为脉石抑制剂、硫化钠(500 g/t)为硫化剂、硫酸铜(500 g/t)为活化剂、丁基黄药(200 g/t)为捕收剂、松醇油(21 g/t)为起泡剂,经两段粗选、两段扫选、一段精粗选、两段精选、两段精扫选的优化闭路浮选,混合精矿中铅品位和回收率分别为16.25%和65.05%,锌品位和回收率分别为27.69%和92.49%。与原工艺流程生产指标相比,铅品位和回收率分别提高了2.24个百分点和9.36个百分点,锌品位和回收率分别提高了1.57个百分点和5.14个百分点。

骨胶对铅电解阴极行为的影响研究

为了明确铅电解常用添加剂骨胶的最佳浓度以及胶体杂质对铅电解的影响,从溶液浑浊度、电流效率、电耗及析出铅形貌等方面对电解液进行评估,研究了电解液骨胶浓度、骨胶溶液静置时长以及活性炭净化处理液固比对铅电解的影响。结果表明,适宜的骨胶浓度为0.8 g/L;将铅电解配制所用骨胶溶液静置72 h或经1000∶1活性炭净化均能去除胶体杂质,净化后铅电解液的电流效率高达99.19%,电耗降至51.79 kW·h/t,获得的析出铅表面平整光滑。

塔式锌精馏炉热工诊断与节能分析

韶关冶炼厂对火法炼锌工艺中塔式锌精馏炉实施了“煤改气”工程改造,改造后,出现了高热值燃料与原生燃烧系统不匹配的问题,表现为炉膛温度分布不均、天然气燃烧不完全以及系统热效率低等。本文基于热平衡计算,对该塔式锌精馏炉采用多种测量仪器进行热工测试,并进行诊断分析与模拟仿真,结果表明:B^(#)塔的热效率为52.79%;燃烧室温度、天然气烧嘴支管压力以及气体喷口流量均分布不均,换热室内烟气与空气存在串气现象。节能改造建议从3个方面入手:优化天然气系统的烧嘴结构与布置方式,采用主动配风燃烧;优化调整回流比、蒸发比、入炉B^(#)锌温度等工艺参数;强化余热梯级回收利用。

基于统计高斯拟合的圆形光斑中心定位方法

针对二维高斯曲面拟合算法定位精度不高的问题,提出一种基于统计高斯拟合算法,可用于圆形光斑中心的高精度定位。结合二维高斯曲面的分布特性,对圆形光斑的灰度分布进行分析,指出了在对圆形光斑灰度拟合时需对光斑像素点进行有效筛选,避免因光照或噪声等带来的拟合误差。针对有效圆形光斑像素点的筛选方法进行了研究和分析,提出一种简单有效的方法。该方法根据边缘检测算子得到圆形光斑边界,再利用形态学算法对圆形边界点进行扩充,得到圆形光斑的扩展边界。结合圆形光斑目标区域灰度信息和非光斑背景区域灰度信息,利用统计学方法进一步筛选,获得了最终光斑灰度拟合像素点。与传统的高斯曲面拟合算法相比,仿真实验、运行时间测试实验和实物实验验证了该方法的优势。该方法能有效应用于工业领域圆形光斑中心定位中,具有很好的实际应用价值。

葡萄糖水热还原法制备铜粉

以葡萄糖为还原剂,CuO为铜源,PVP为添加剂,NaOH为中和剂,采用水热还原法制备铜粉,研究反应液中NaOH的浓度、葡萄糖的浓度、反应时间及反应温度对铜粉的形貌与物相组成以及粒度与抗氧化性能的影响。结果表明,当反应溶液中NaOH的质量浓度r(NaOH)小于120 g/L时,或葡萄糖的质量浓度小于270 g/L时,或反应时间不足6 h时,CuO不能完全被还原为金属铜,产物中存在氧化亚铜。NaOH浓度与葡萄糖的浓度以及反应温度对铜粉粒度都有显著影响。随r(NaOH)增加,铜粉粒度增大,团聚加重,而随葡萄糖浓度增加或反应温度升高,铜粉粒度减小。在r(葡萄糖)为315 g/L,r(NaOH)为120 g/L,反应温度为120℃,反应时间为6 h条件下可制得平均粒径为4.039μm的类球形铜粉,该铜粉的起始氧化温度为190℃,具有较好的抗氧化性能。

P507+N235高酸砷铁反萃溶液处理工艺的优化

介绍了某锌冶炼厂采用P507+N235组成的双溶剂萃取体系从硫酸浸出液中萃取砷铁的生产情况,并对高酸砷铁反萃溶液返回锌冶炼系统存在的问题进行分析。采用膜分离工艺处理反萃溶液,对比分析纳滤膜和扩散渗析膜分离的工艺条件和投资运行成本。结果表明,纳滤膜和扩散渗析膜均可以有效分离溶液中杂质元素:其中采用纳滤膜工艺时,截留浓液中铁、砷、锌、硫酸和油份的截留率分别为91.2%、88.55%、87.5%、47.44%和50%,酸回收利用率为52.56%;采用扩散渗析膜工艺,渗析残液中铁、砷、锌、硫酸和油份的截留率分别92%、87.94%、90%、5.13%和75%,酸回收利用率为94.87%。截留浓液和渗析残液均采用石灰中和法脱除溶液中的砷铁,过滤溶液返回系统实现资源循环利用,扩散渗析膜相比纳滤膜投资少,操作维护简单,生产成本低,更适合用于工业生产。