鐵酸鋅還原過程機制與鋅焙砂還原焙燒工藝研究.pdf

1、中圖分類號UDCX7056284碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q533密級公玨鐵酸鋅還原過程機制與鋅焙砂還原焙燒工藝研究Studyonreductionprocessmechanismofzincferriteantlreductionroasttng0tzlnccalcineo■‘p●o‘作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：論文答辯日期2◇)啦S艿侯棟科環(huán)境工程清潔冶煉減污技術(shù)冶金與環(huán)境學(xué)院彭兵教授答辯委員會主席中南大學(xué)二

2、。一四年五月鐵酸鋅還原過程機制與鋅焙砂還原焙燒工藝研究摘要：傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝中會產(chǎn)生性質(zhì)穩(wěn)定、難以溶出的鐵酸鋅，導(dǎo)致鐵鋅分離困難。鐵酸鋅與磁鐵礦均為穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，將鐵酸鋅還原轉(zhuǎn)化為氧化鋅和磁鐵礦，可從鐵酸鋅中分離出鋅，同時鐵穩(wěn)定在尖晶石結(jié)構(gòu)中不被溶出。本文首先進行了鐵酸鋅的還原熱力學(xué)分析，再采用合成鐵酸鋅開展了選擇性還原反應(yīng)動力學(xué)的研究。開展了鐵酸鋅的選擇性還原反應(yīng)過程機制的研究，采用TG、XPS及XRD查明還原過程中失重分解特征、

3、離子遷移行為、物相轉(zhuǎn)變過程和產(chǎn)物層形貌變化，揭示了鐵酸鋅還原分解為氧化鋅和磁鐵礦的歷程。并以高鐵鋅焙砂為處理對象，采用單因素實驗考察了C0／C02弱還原性氣氛下鐵酸鋅選擇性還原為氧化鋅和磁鐵礦的焙燒條件，再通過硫酸浸出分離鋅鐵。取得以下研究結(jié)論：通過熱力學(xué)分析得出焙燒工藝關(guān)鍵在于控制CO／(COC02)，750oC下CO／(COC02)應(yīng)控制在268％～3618％之間。通過等溫動力學(xué)研究表明鐵酸鋅的選擇性還原過程可用收縮未反應(yīng)核模型來描

4、述，反應(yīng)的動力學(xué)方程為1(10c)“3=O667925exp(一35817／RT)，反應(yīng)活化能為35817kJ／mol。反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)控制，升高溫度有利于提高反應(yīng)速率和還原度，CO濃度低會使反應(yīng)速率低而還原度不夠，CO／(COC02)對還原速率無較大影響，但超過40％會使磁鐵礦過還原。鐵酸鋅的還原過程研究表明，還原反應(yīng)是由失氧引起的，反應(yīng)趨近平衡時，失重量低于理論失重量；還原產(chǎn)生的亞鐵使鐵酸鋅選擇性分解產(chǎn)生氧化鋅，氧化鋅含量與亞鐵含量

5、線性相關(guān)，線性關(guān)系為WZno=2：8014WFe2O32113。亞鐵離子向尖晶石內(nèi)部遷移替代出鋅離子，鋅離子則向外部遷移并富集于表面，鋅的過飽和使氧化鋅在表面形成。尖晶石則由亞鐵取代而逐步從鐵酸鋅轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦，亞鐵離子的嵌入和鋅的遷出使晶胞參數(shù)先增大后減小，還原產(chǎn)物為氧化鋅和含鋅磁鐵礦。產(chǎn)物層中氧化鋅和磁鐵礦相互夾雜，并包裹著未反應(yīng)鐵酸鋅核。以可溶性鋅和亞鐵的含量作為焙燒評價指標(biāo)，得出最佳焙燒條件為：焙燒溫度750oC，焙燒時間60mi