模拟地沟油裂解气体产物对铜熔渣贫化效果影响研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hxhbj2009
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铜渣贫化通常会加入煤、焦炭、石油、天然气等还原剂。但随着能源紧缺和环境问题的加剧,寻找一种可持续、污染小的还原剂替代传统还原剂变得尤为重要。地沟油作为一种废弃生物质资源,具有低碳排放和废物再利用的特点。油脂高温下裂解将分解成烃类、CO、H2等具有较强还原性的小分子,成分与冶金行业常用的还原剂类似。如能利用地沟油作为铜渣火法贫化的还原剂,不仅能减少煤、焦炭、天然气、柴油等不可再生能源的消耗,而且能减少温室气体的排放和环境污染行为的发生,并为地沟油的资源化利用开辟新的方向。本文基于地沟油高温裂解特性,提出以地沟油作为铜渣火法贫化还原剂,探究地沟油应用于铜渣火法贫化的可行性。基于地沟油高温裂解气体产物成分特点,采用三种不同组分混合气体模拟地沟油裂解气体产物对铜渣进行贫化,降低渣中磁性铁含量,降低渣中铜损失,为铜渣火法贫化的低碳化提供了新思路。首先利用Factsage对地沟油贫化铜熔渣过程中的相关热力学进行了计算并分析。H2、CO和CH4均能够将渣中磁性铁还原,还原反应在喷吹还原温度区间内自发的难易程度依次为:C423O4含量的降低,渣中化学溶解铜含量下降。当Fe3O4含量小于2%时,进一步降低Fe3O4含量对渣中化学溶解铜的影响不大。然后采用70%H2-30%N2、70%H2-10%CO-20%N2和70%H2-10%CO-10%CH4-10%N2三种不同组分混合气体模拟地沟高温裂解的还原性气体产物对铜渣贫化效果进行实验研究。在采用70%H2-10%CO-10%CH4-10%N2混合气体为还原剂的贫化效果最优。在1250℃、喷吹流量0.2 L/min和喷吹时间20 min的条件下,渣含铜可降低至0.52%。最后探讨了贫化过程中铜、铁组分的分布规律和特点。在融化过程中(阶段I),渣粘度随温度的升高而降低。同时,冰铜开始聚集和沉降。在阶段(II),炉渣中的冰铜和磁性铁含量明显降低。沉降阶段(阶段III)渣中剩余冰铜继续沉降,冰铜颗粒数量从炉渣的顶部到底部逐渐增加。渣粘度保持不变。阶段(IV)中,由于冷却初期温度较高,冰铜仍存在沉降行为。同时,炉渣粘度随温度的降低和磁性铁的析出而增大。此外,渣与冰铜之间形成了清晰的边界。冰铜层上方有大量磁铁矿,部分磁铁矿与冰铜反应生成FeO。冰铜层上方大量的磁铁矿会导致渣中铜的损失增加。
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