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碩士學位論文學校代碼!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：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導教師：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冶金與環(huán)境學院彭兵教授答辯委員會主席中南大學二

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)生性質穩(wěn)定、難以溶出的鐵酸鋅，導致鐵鋅分離困難。鐵酸鋅與磁鐵礦均為穩(wěn)定的尖晶石結構，將鐵酸鋅還原轉化為氧化鋅和磁鐵礦，可從鐵酸鋅中分離出鋅，同時鐵穩(wěn)定在尖晶石結構中不被溶出。本文首先進行了鐵酸鋅的還原熱力學分析，再采用合成鐵酸鋅開展了選擇性還原反應動力學的研究。開展了鐵酸鋅的選擇性還原反應過程機制的研究，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。取得以下研究結論：通過熱力學分析得出焙燒工藝關鍵在于控制CO／(COC02)，750oC下CO／(COC02)應控制在268％～3618％之間。通過等溫動力學研究表明鐵酸鋅的選擇性還原過程可用收縮未反應核模型來描

4、述，反應的動力學方程為1(10c)“3=O667925exp(一35817／RT)，反應活化能為35817kJ／mol。反應屬于化學反應控制，升高溫度有利于提高反應速率和還原度，CO濃度低會使反應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，還原反應是由失氧引起的，反應趨近平衡時，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，線性關系為WZno=2：8014WFe2O32113。亞鐵離子向尖晶石內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，并包裹著未反應鐵酸鋅核。以可溶性鋅和亞鐵的含量作為焙燒評價指標，得出最佳焙燒條件為：焙燒溫度750oC，焙燒時間60mi