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白合金硫化首创性新工艺研发与产业化应用论文

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  关键词:白合金;硫化;创新;产业化应用

  白合金是一种新型的金属材料,由多种金属元素组成,具有优异的物理和化学性能。硫化是一种橡胶加工中的重要工艺过程,可以使橡胶具有更好的弹性和耐久性。而将这两种技术结合起来,就形成了白合金硫化新工艺。

白合金硫化首创性新工艺研发与产业化应用论文

  白合金作为一种性能卓越的复合材料,具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等特性,在石油、化工、机械等领域具有广泛的应用前景。然而,白合金的硫化过程是一个复杂的过程,需要解决许多技术难题。在这个过程中,白合金的硫化程度、硬度、韧性和抗疲劳性等关键性能指标都会受到影响,因此,如何控制和优化硫化过程成为白合金应用领域亟待解决的问题。

  火法工艺能够将白合金原料转化为杂质含量较低的钴铜锍,火法渣为一般固体废弃物(可卖水泥厂),且具有流程短、废渣少、后续处理工艺简单等特点,非常适合于对白合金原料进行前处理,将火法工艺与湿法工艺结合,通过合理搭配,有望在解决全湿法工艺带来的诸多弊端的同时,保证钴铜产品的品质,进一步提高钴铜的回收率。

  1首创性新工艺的优势

  与传统的工艺相比,白合金硫化新工艺展现出了许多令人瞩目的优势。首先,通过采用新型工艺,产品的耐高温、耐腐蚀、耐磨等特性可以得到显著增强。这不仅意味着产品在长期使用过程中能够保持更高的性能水平,同时也意味着其在各种极端环境下的适应性得到了显著提升[1-2]。

  除提高产品性能之外,白合金硫化新工艺还具有降低生产成本、提高生产效率的优势。在实际操作中,该工艺的自动化和机械化减少了传统工艺中大量人工操作的环节,从而降低了生产成本,提高了生产效率[3]。

  然而,白合金硫化新工艺与传统的工艺相比,这种新型工艺显著减少了废气、废渣的产生。由于白合金硫化新工艺采用了更加环保的材料和生产方法,从而减少了环境污染的风险,有利于环保和可持续发展[4-5]。

  2白合金吹炼

  2.1富氧气氛钴含量

  由图1、图2可知,在氧料比为140~170,富氧浓度24%~30%的氧化性气氛下,除Fe/SiO2为1.71和1.76两个数据点外,渣中钴与铁基本呈现相关性,即渣中铁含量增大,渣中钴含量也随之增大,在吹炼造渣过程中,钴的亲氧性和铁较为接近,在单位面积内会有部分鈷直接同氧结合,钴氧化随铁橄榄石相一起富集到渣中。其中,在Fe/SiO2为1.46时,渣中钴含量最低为6.34%。

  2.2富氧气氛中锗含量

  由图3、图4可知,在氧料比为140~170,富氧浓度24%~30%的氧化性气氛下,在Fe/SiO2为1.23和1.56时,渣中锗含量最低为0.015%。综上所述,在之前的所有工艺参数调控下,当白合金:硫磺:石英石:兰炭=1t:(155~185):470kg:85kg的配比条件下,富氧浓度28%~29%,压缩空气风量为2200Nm3/h左右,效果最佳。

  3物料投入

  3.1设计与实际成本差别

  设计与实际成本差别见表1。

  3.2结果分析

  (1)高品位渣回投电炉后,渣中Co品位降为0.46%,Co回收率达95.4%,Cu品位降为0.38%,Cu回收率94.9%,由此确认白合金硫化吹炼工艺路径可行。

  (2)此次试验与设计不同之处在于原设计有硫化期和吹炼期,而实际生产直接进入吹炼期,原因如下:

  ①冰铜面500~600mm时进行熔体排放,在正常加料的前提下,液面达到此高度时熔体品位已达到吹炼终点,含铁最高在8%,从此数据证明炉内氧势过高;

  ②在氧量不变的前提下尝试加大投料量,进而降低炉内过多的氧势,实现冰铜品位可控,但由于料量加大后,致使下料口喷溅严重,最多8人用风镐清理都无法保证连续生产,致使投料量最高达到3.55;

  ③降低氧气含量,由3200Nm3/h降到了2100Nm3/h(最后一个班4支氧枪降至3支),但因炉内的热平衡关系,将氧浓由25%提高到30%,才可以做到稳定生产;

  ④加入兰炭,主要消耗炉内氧,配煤率最高达8.57%,但仍无法抑制冰铜中的富余氧。

  (3)硫磺利用率12.61%,炉内富氧吹炼情况下(氧量大于需求),硫磺被富氧化为SO2顺烟气进入尾排系统。

  (4)锗在吹炼过程中78.7%进入合金和烟气当中,剩余21.3%进入渣中,前期高品位渣中含锗平均在0.021%,经过回投后渣中锗含量降至0.011%,相当于渣中68.98kg锗回收36.16kg进入烟气和合金中,锗回收率提升至80.47%。

  4产业化应用与未来展望

  白合金硫化新工艺的成功研发是产业化应用推动的必然结果。在与企业密切合作的过程中,工艺不断完善,并成功应用于实际生产中,既提高了新工艺的技术水平,也实现了实际生产的需求,带来了显著的经济效益和社会效益。

  白合金硫化新工艺的产业化应用,不仅仅是技术进步的体现,更是对环保、可持续发展的积极响应。与传统工艺相比,该工艺不仅生产效率更高,而且能耗更低,产生的废气、废水、废渣等污染物的数量明显减少,对于保护环境、节约资源起到了积极的作用[6]。

  未来,随着技术的不断进步和市场的不断扩大,白合金硫化新工艺的应用前景将更加广阔。同时,期待看到更多的企业加入该工艺的产业化应用中来,共同推动这一技术的进步,为社会带来更多的福利和效益。白合金硫化新工艺的成功研发和应用,也离不开科研人员的不断探索和创新,为技术的进步提供了强大的动力和支持。

  5结束语

  白合金硫化首创性新工艺的研发与产业化应用,是一项具有里程碑意义的成果。这项技术的出现,不仅解决了传统硫化工艺中一直存在的一些问题,如制品尺寸不稳定、硫化速度慢、易老化等,更重要的是,它显著提高了白合金的性能和稳定性,使其在许多领域的应用中更具优势。

  新技术的出现和应用,不仅仅是科学技术的进步,更是对自身能力和素质的挑战。相关人员需要不断提高自己的技能和知识水平,才能适应这个日新月异的世界。因此,期待更多的人参与到这项新工艺的研究和应用中来,共同推动科技的发展,为更多的用户带来优质的产品和服务。同时,也期待着更多的同行加入这一行列中来,共同推动新材料、新工艺的发展和应用。

  参考文献

  [1]赵体茂,吴艳新.双底吹连续炼铜工艺装备及产业化应用[J].世界有色金属,2015(12):16-21.

  [2]李扬德,张涛,高宽,等.块体非晶合金材料产业化技术开发及应用介绍[C]//中国金属学会.第十二届中国钢铁年会论文集——大会特邀报告分会场特邀报告.东莞宜安科技股份有限公司,2019:1.

  [3]陈潮钿,黄超华,梁亮.高性能复合氧化锆的研发与产业化[J].稀有金属快报,2007,26(1):45-47.

  [4]张丁川,孙丰龙,赵中伟,等.复杂钴白合金硫化焙烧酸浸过程中钴的提取行为[J].中国有色金属学报,2023,33(8):2707-2717.

  [5]甘永刚.“低品位硫化铜矿生物提铜大按模产业化应用关键技术”通过专家技术鉴定[J].中国贵金属,2009(5):52-53.

  [6]陈龙义.高海拔地区硫化锌精矿氧压浸出技术的创新研究与产业化应用[J].世界有色金属,2021(15):1-2.

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