白合金硫化首创性新工艺研发与产业化应用.pdf

第 2 期图 1富氧气氛渣中 Co-Fe/SiO2比系列 1Fe/SiO2系列 2Ge9-8-7-6-5-4-3-2-1-01471013161922252831系列 1Fe系列 2Ge图 2富氧气氛渣中 Fe-Co50-45-40-35-30-25-20-15-10-5-01 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151616171819202122232425262728293031白合金硫化首创性新工艺研发与产业化应用史云胜，张晓丹（紫金矿业集团，福建 厦门361016）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 2 期2024 年 2 月Vol.44 No.2Feb.2024摘要：白合金作为一种新型材料，因其性能的独特性和优异性备受关注。而硫化工艺作为白合金制备过程中的关键技术之一，也面临着许多挑战和难题。在当今的工业领域，新材料和新工艺的研发与应用已经成为推动产业升级和发展的重要动力。这一点在各个行业和领域中都有所体现，而在新材料领域，新工艺的研发和应用更是起着举足轻重的作用。白合金硫化新工艺的研发与产业化应用，无疑在这一领域中发挥了重要的作用，为推动产业升级和实现技术进步注入了新的活力。文章通过对白合金硫化的创新工艺研发与产业化应用进行研究，以期为广大冶金事业工作者提供帮助和参考。关键词：白合金；硫化；创新；产业化应用作者简介：史云胜（1984），男，吉林榆树人，主要研究方向：冶金、环保与管理。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咱1-2暂。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，提高了生产效率咱3暂。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咱4-5暂。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 140170，富氧浓度7冶金与材料第 44 卷系列 2Ge4.5-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.5-01357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31系列 1Fe/SiO2图 3富氧气氛渣中 Fe/SiO2-Ge50-45-40-35-30-25-20-15-10-5-0系列 1Fe系列 2Ge1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31图 4富氧气氛渣中 Fe-Ge24%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，鈷钴的亲氧性和铁较为接近，在单位面积内会有部分直接同氧结合，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 140170，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，当白合金颐硫磺颐石英石颐兰炭=1t颐（155185）颐470kg颐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：淤冰铜面500600mm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；于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；盂降低氧气含量，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；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咱6暂。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8第 2 期表 1设计与实际成本差别Co 成本差异（实际-设计）辅料硫磺硅石蓝炭电耗天然气氧气水蒸汽人工维修、机物料折旧耐材其他摊销费固液辅料检测费用仓储物流环保费用办公劳保合计能源动力Co 成本差异（实际-设计）明细名称单位成本元/kg98226340058751246227-10346114043369357-477-15922518191052595017328价格差异金额增加单位成本元/kg785.6201.398.8-1104.8-13.2-256.1-1.2-37.6-327单耗变动金额增加单位成本元/kg1966130169801259483-10249914043369357-477-15922518191052595017655价格差异金额增加单位成本元/kg196.450.324.7-276.2-3.3-64.0-0.3-9.4-82单耗变动金额增加单位成本元/kg4915751745315121-2612535184289-119-405632052665134414单位成本元/kg24566100146931157-2611535184289-119-405632052665134332设计单价 0.9 元/kg，实际单价 1.58 元/kg设计单价 0.45 元/kg，实际单价 0.53 元/kg设计单价 1 元/kg，实际单价 1.21 元/kg设计单价 0.69 元/kW h，实际单价 0.62 元/kW h设计单价 2.8 元/m3，实际单价 2.77 元/m3设计单价 0.9 元/m3，实际单价 0.76 元/m3设计单价 2.3 元/m3，实际单价 1.92 元/m3设计单价 175 元/t，实际单价 163 元/t使用 1 根硫枪 3 根氧枪，预计总金额 1.2 万元，易耗品物料增加费用总金额按 8.7 万元，包材费用 0.14 万元，设计值使用预估值年总金额 150 万元/Cu+Co4602t设计值使用预估值年总金额 487 万元/Cu+Co4602t实际未使用实际未摊销设计无石灰石和石灰石粉用量，实际石灰石和石灰石粉用量 5 天费用 29 万元设计无检测费，实际检测费使用检测中心检测费用预估计算设计无仓储物流，实际因后续使用外雇钩机破碎贫化炉合金，使用 9 月份费用/30*5 计算设计无环保费用，实际使用 5耀9 日火法总废水量与一车间 1：1 分配设计无办公劳保费用，实际使用 9 月份费用/30*5 计算史云胜等：白合金硫化首创性新工艺研发与产业化应用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）：1-2.9