發(fā)布時間：2020-11-06 01:44

　　 粗銅、粗鉛電解精煉過程中都會產(chǎn)生陽極泥,陽極泥經(jīng)熔煉得到含銅、銀、鉛的合金。這種合金處理流程復(fù)雜、耗時長、能耗高、資源利用率低。根據(jù)Pb-Cu-Ag合金中不同金屬組元蒸氣壓大小的差異,提出真空蒸餾方法對其進行分離、提純。本文重點開展Pb-Cu-Ag合金真空蒸餾的基礎(chǔ)研究。首先,利用從頭算分子動力學(xué)模擬了10Pa,1073K,1223K和1373K條件下,含鉛49.5～94.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))下Pb-Cu合金的徑向分布函數(shù)、均方根位移、態(tài)密度以及差分電荷密度,由計算結(jié)果得到：①相同成分及壓力條件下,隨著溫度升高,Pb-Cu合金熔體有序度降低,熔體穩(wěn)定性變差；②在相同溫度、壓力條件下,隨著熔體中Pb含量的增加,Pb-Cu合金熔體有序度增加,熔體穩(wěn)定性變強。其次,建立了Pb-Cu、Pb-Ag合金分子相互體積模型(MIVM),計算了1073-1473K, Pb-Cu、Pb-Ag二元合金體系的活度系數(shù),并由此計算了Pb-Cu、Pb-Ag合金體系的真空蒸餾分離系數(shù)和氣液相平衡成分圖,從熱力學(xué)角度論證了Pb-Cu和Pb-Ag合金真空分離的可行性；對依據(jù)麥克斯韋速率分布定律推導(dǎo)出的二元合金體系揮發(fā)速率計算公式進行修正,得到了Pb-Cu在1223～1423、Pb-Ag合金在1123～1373K范圍內(nèi)的組元揮發(fā)速率,從動力學(xué)的角度定量分析了Pb-Cu和Pb-Ag合金真空分離的可行性。最后,以含銅15%的Pb-Cu合金為原料,研究蒸餾溫度、時間對合金分離效果的影響,獲得Pb-Cu合金真空蒸餾的最佳實驗參數(shù)為：10Pa、1373K、保溫60min：并對含鉛5～95%的Pb-Cu合金開展真空蒸餾分離實驗研究,在最佳分離參數(shù)下通過真空蒸餾可以在氣相中獲得純度大于99.54%的粗鉛,液相中獲得純度大于99.90%的粗銅。以含銀10%的Pb-Ag合金為原料,研究蒸餾溫度、時間對合金分離效果的影響,獲得Pb-Ag合金分離的最佳實驗參數(shù)為：10Pa、1273K、保溫45min；對含銀2.5～10%的Pb-Ag合金開展真空蒸餾分離實驗研究,在最佳分離參數(shù)下通過真空蒸餾可以在氣相中獲得純度大于99.23%的粗鉛,液相中獲得純度大于99.97%的粗銀。對含銀2.85%和22.67%兩種Pb-Cu-Ag合金研究了蒸餾溫度、蒸餾時間對合金物料分離效果的影響,研究結(jié)果表明：低銀合金在1223K,10Pa,蒸餾時間60min條件下,揮發(fā)物中Pb、Cu、Ag的含量分別為99.57%、0.038%及0.43%,殘余物中Pb、Cu、Ag的含量分別為0.64%、6.06%及93.30%,鉛的去除率達到99.36%,銀的直收率為83.87%；高銀合金在1223K,10Pa,蒸餾時間60min條件下,揮發(fā)物中Pb、Cu、Ag的含量分別為98.61%、0.034%及1.08%,殘余物中Pb、Cu、Ag的含量分別為0.37%、73.43%及26.20%,鉛的去除率達到99.78%,銀的直收率為99.01%。對含Pb、Cu、Ag、Sb等元素的多元合金物料開展真空分離實驗研究,研究結(jié)果表明：在10Pa、1423K保溫4.5h殘留物中Pb含量為0.46%,揮發(fā)物中Pb含量為87.55%,Pb去除率為99.58%；殘留物中Cu含量為57.38%,揮發(fā)物中Cu含量為1.17%,Cu直收率為98.87%;殘留物中Ag含量為3919.21g/t,揮發(fā)物中Ag含量為201.84 g/t,Ag直收率為94.02%。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF13;TF812
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 銅冶煉概述
        1.1.1 銅陽極泥
        1.1.2 銅陽極泥的處理
    1.2 鉛冶煉概述
        1.2.1 鉛陽極泥
        1.2.2 鉛陽極泥的處理
        1.2.3 其他含鉛-銅-銀物料的處理
    1.3 有色金屬真空蒸餾技術(shù)
    1.4 從頭算分子動力學(xué)應(yīng)用
    1.5 課題的背景與意義
    1.6 課題的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.6.1 主要研究內(nèi)容
        1.6.2 創(chuàng)新點
第二章 鉛銅合金分子動力學(xué)模擬
    2.1 從頭算分子動力學(xué)
        2.1.1 從頭算分子動力學(xué)
        2.1.2 Car-Parrinello分子動力學(xué)
    2.2 鉛銅合金熔體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的計算
        2.2.1 計算軟件
        2.2.2 鉛銅合金從頭算分子動力學(xué)計算結(jié)果分析方法
        2.2.3 鉛銅合金從頭算分子動力學(xué)計算方法
    2.3 模擬結(jié)果及討論
        2.3.1 鉛銅合金徑向分布函數(shù)、配位數(shù)、均方根位移計算及分析
        2.3.2 鉛銅合金態(tài)密度計算及分析
        2.3.3 鉛銅合金差分電荷密度計算及分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 鉛銅銀合金真空蒸餾基礎(chǔ)理論研究
    3.1 鉛銅銀合金真空蒸餾熱力學(xué)研究
        3.1.1 活度系數(shù)
        3.1.2 分離系數(shù)
        3.1.3 氣液相平衡成分
    3.2 鉛銅銀合金真空蒸餾動力學(xué)研究
        3.2.1 金屬在真空狀態(tài)下蒸發(fā)過程
        3.2.2 金屬在真空狀態(tài)下蒸發(fā)速率變化規(guī)律
        3.2.3 金屬在真空狀態(tài)下蒸發(fā)速率
    3.3 本章小結(jié)
第四章 鉛銅銀合金真空蒸餾實驗研究
    4.1 鉛銅合金真空蒸餾實驗
        4.1.1 實驗
        4.1.2 實驗結(jié)果及討論
    4.2 鉛銀合金真空蒸餾實驗
        4.2.1 實驗步驟
        4.2.2 實驗結(jié)果及討論
    4.3 鉛銅銀三元合金真空蒸餾實驗
        4.3.1 實驗
        4.3.2 實驗結(jié)果及討論
    4.4 鉛銅銀銻多元合金真空分離實驗
        4.4.1 實驗
        4.4.2 實驗結(jié)果及討論
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 攻讀學(xué)位期間取得的代表性成果

【參考文獻】

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