《微波處理氧化鋅煙塵脫除氟氯的反應機理研究》是依託昆明理工大學，由張利波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微波處理氧化鋅煙塵脫除氟氯的反應機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張利波
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氧化鋅煙塵的綜合利用是緩解當前鉛鋅企業原料來源緊張的有效途徑，然而氟氯含量過高帶來的加工能耗高是首要問題，本項目以高鉛高氟氯氧化鋅煙塵為研究對象，充分發揮微波獨特的能量傳輸方式和選擇性加熱特性，利用鹵化物吸波性能強的特點，擬開展微波處理氧化鋅煙塵脫除氟氯新工藝反應機理的研究。著重研究氧化鋅煙塵的微波電磁特性，反應腔中微波場及溫度場分布關聯規律、微波場中組元強化遷移傳遞與反應過程的機制等；通過系統實驗、理論分析和模擬仿真等手段，探索微波作用下反應傳熱與傳質機理，獲得不同反應條件下操作特性及各過程參數的變化規律等，擬揭示雜質組元傳遞與揮發過程的強化機理；總結多種氧化鋅煙塵微波處理脫除氟氯的反應機理，對比其與常規加熱的差異，開展適應性和移植性研究，為氧化鋅煙塵中氟氯的有效分離、鋅的高效提取和低耗生產提供理論基礎。
結題摘要
針對現有氧化鋅煙塵氟氯脫除存在效率低、能耗高、污染嚴重等工藝難題，以鉛鋅冶煉中間產物-煙化爐高鉛氧化鋅煙塵、鋅浸出渣迴轉窯揮發氧化鋅煙塵、鋅浮渣、含氯銅渣為研究對象，提出了微波焙燒氧化鋅煙塵選擇性脫除氟氯新技術，研究結果如下： （1）建立的火焰原子吸收法間接測定氧化鋅煙塵中微量氯新方法，測定過程簡單快速，具有干擾少、選擇性好、加標回收率高、測定結果準確和可靠等優點。 （2）基於諧振腔微擾法原理建立的冶金顆粒物料的高溫介電特性測試平台，測量了氧化鋅煙塵物料在室溫-600℃之間的介電參數；研究了溫度、密度等物理參量對氧化鋅煙塵介電特性的影響規律，結果表明鹵化物的吸波特性優於氧化鋅等基體物料，為微波焙燒氧化鋅煙塵選擇性脫氟氯奠定理論基礎。 （3）基於COMSOL多物理場軟體，動態仿真溫度、微波加熱時間、動態物料、不同介電特性、多源饋口等工藝參數對腔體及氧化鋅煙塵微波能量吸收效率的影響；提出了基於遺傳算法的饋口反射功率最佳化方法，基於仿真結果開發了微波焙燒高溫反應裝置。 （4）針對四種物料，研究了焙燒溫度、保溫時間、空氣流量和攪拌速度等工藝對脫氟氯的影響，利用回響曲面法對主要影響因素進行了最佳化設計，獲得了最佳化工藝參數；系統研究了微波場中氧化鋅煙塵氟、氯組元遷移的影響規律，對微波焙燒後的產物進行物相分析和微觀結構分析，發現在空氣氣氛下，強吸波的鉛鋅鹵化物吸收微波被直接加熱快速揮發，部分鹵化物與O2和H2O發生氧化反應轉化為HCl和Cl2氣體溢出，進而表明氟氯的脫除主要是由鉛鋅鹵化物的高溫揮發、氧化轉化揮發等過程組成。 （5）對氧化鋅煙塵中氯化的物揮發反應進行了動力學研究，計算得到的指前因子、活化能和機理函式表明550℃-650℃時，在微波焙燒條件下氯化物易發生揮發反應實現其脫除。 通過項目實施，共撰寫論文23篇，發表16篇，已被SCI、EI收錄10篇；錄用待刊4篇（SCI刊源3篇，EI刊源1篇）；投稿3篇，均為SCI刊源。申請專利11項，授權4項，公開7項。組織國內學術會議2次；參加國內外學術交流7次，大會特邀報告4次，主講報告1次。項目負責人獲雲南省技術和學術帶頭人後備人才，雲南省政府特殊津貼，獲第一屆全國有色金屬優秀青年科技工作者稱號。共培養研究生9名，2名獲博士學位，6名獲碩士學位。
