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液态高铅渣直接还原技术是目前清洁、节能的前沿炼铅工艺。其直接还原过程是一个复杂的冶炼过程,涉及到一系列的物理化学变化。前期对五元高铅渣熔点测定实验发现,实际测定熔点及物相组成与理论值存在较大偏差。这是由于实际熔炼过程中熔渣组分特别是PbO、Zn O含量不断变化的,其变化迁移对炉渣成分的变化、物理化学性能及对还原过程顺行必然起关键性作用。为此,探讨高铅渣直接还原冶炼过程中铅、锌的迁移及变化规律,研究铅还原过程中炉渣组分变化对物理化学性能影响机制,进而为直接炼铅工艺提供理论基础具有实际意义和应用价值。本研究以PbO-FeO-CaO-SiO2-ZnO为基本渣系,研究液态高铅渣随还原过程进行渣中铅、锌的迁移对熔渣性能及其对还原特性的影响。利用TG-DSC热重差热分析仪,分析渣组分失重规律,建立了相应的动力学模型,探讨了高铅渣中铅、锌的挥发机制;采用FACTSage软件计算并结合熔渣物化性能测定分析,研究了随还原过程进行渣组分变化对熔渣物相平衡、相间分配特性以及对物理化学性能的影响机理;采用煤作为还原剂进行的静态还原实验,考察了不同的工艺条件对Pb、Zn在高铅渣还原产物中分布的影响。获得的主要结论如下:(1)由熔渣TG-DSC热重-差热曲线分析可知:含PbO为43%的高铅渣在800~1200℃温度范围内的挥发率可达27.17%。无论添加还原剂与否,高铅渣中铅锌氧化物挥发反应的动力学模型级数均为零级反应,拟合直线方程为ln[G(α)/T1.894661]=-10.0453-6.59939/T,活化能E为54.7880KJ/mol,,属于相边界反应,受扩散和传质速度控制。(2)当FeO/Si O2在1.2~2.0,Ca O/SiO2在0.4~1.0之间时,高铅渣熔点随着FeO/Si O2比的增大而逐渐升高,随还原过程中PbO含量的不断减少而呈上升趋势。炉渣熔点与粘度的理论计算值与实验值存在着较大偏差,差距介于3~150℃。高温条件下PbO的挥发是导致出现此偏差的主要原因。(3)在FeO/SiO2=1.54,Ca O/SiO2=0.4下渣系相平衡研究表明,含PbO较低渣,主要相为长石类、橄榄石类以及尖晶石质;含高PbO含量渣,主要物相为Pb2(Fe,Zn)Si2O7以及Pb3(Ca,Pb)2Si3O11长石。在900~1100℃高温条件下体系析出含Pb相较少,主要是Fe2O3、Fe3O4以及含Ca橄榄石或者长石类。(4)静态还原实验表明:FeO/SiO2在1.4~1.6,Ca O/SiO2在0.4~0.8之间时,Pb的回收率随FeO/SiO2及CaO/Si O2增加而增大。Zn主要形成硅酸盐进入还原渣中。最有益于有价金属回收的工艺条件为:FeO/SiO2=1.54,Ca O/SiO2=0.4,还原剂煤比为3.5%,还原时间为60 min,还原温度为1250℃。研究液态高铅渣还原过程中Pb、Zn及其氧化物挥发和迁移机理,可为预测熔渣物理化学性能变化趋势,建立熔渣成分与性能变化规律预测模型,提高直接炼铅工艺中Pb还原回收率提供理论参考。