电磁分离液态钢渣中金属液滴的实验研究

发布时间：2020-06-04 19:49

【摘要】：作为钢铁生产流程的伴生物,钢渣每年的产出量巨大。由于生产技术特点,钢渣当中一般含有8-15%的渣钢,钢厂通过破碎、磁选、筛分工艺来回收钢渣中的废钢铁,加工工艺复杂、设备投资大、金属回收率低、环境污染严重。本文提出一种完全有别于传统的渣、钢分离的分离方法:在渣钢处于高温热状态下(液态或流变态),针对钢渣和渣钢的物理性质差异(密度、电导率、流动性、界面张力),利用电磁场进行分离。在螺旋模式磁场作用下,对熔融钢渣中渣、钢分离的效果及规律等进行了数值和实验研究。1、实验测量螺旋模式磁场内部空间的磁场强度分布,测量结果显示设备内部空间的磁场强度总体上呈现两端强、中心弱的特点,但在中心处衰减幅度较小。采用Ga InSn合金(室温下为液态),测试了模式电磁场作用条件下对金属液的驱动效果,结果表明该设备对金属液的驱动效果明显,且能实现金属液正反方向的不同驱动效果。2、利用高温热态试验,研究了模式螺旋磁场的施加与否,以及在施加磁场的条件下,磁场强度和施加电磁场作用时间对渣、钢分离效果的影响。实验结果表明:电磁场的施加可明显改善提高渣、钢分离效果,并在螺旋磁场强度为40mT左右时分离效果最好;不同的电磁场作用时间也对渣、钢分离效果有着一定的影响,电磁场作用时间在80s时,分离效果最好。3、为了更好探索金属液滴的融合分离过程,采用GaInSn合金和甘油在常温下模拟高温热态试验,模拟观察金属液滴的聚集、融合和分离过程。实验结果显示,电磁场的施加可使金属液滴发生融合。但相同条件下无法保证实验结果的可重复性。4、利用COMSOL数值软件建立数值模型,通过数值模拟计算,研究螺旋模式磁场作用下,液态渣、钢混合物体系内的电磁场分布情况、金属液滴的受力特点。模拟结果显示:旋转磁场转速150rpm时,作用在直径为5mm的金属液滴上的磁感应强度约为250mT时,此时的金属液滴可发生变形并最终融合。本研究表明:基于渣、钢两种介质的物理性质差异,利用电磁分离方法,通过洛伦兹力的作用,使液态金属运动从而达到电磁分离的目的是可行的,可做进一步的定量分析,从而应用于生产实际中。
【图文】：

粒铁,宝钢,生产线,钢渣

德国的钢渣以转炉渣和电炉渣为主，相对来说利用率较高。一般多用于工术的矿质原料，，也会有部分用做农业肥料或是配入烧结和高炉进行再利用[美国作为世界第一发达国家，国内钢渣的排放和再利用已经做到相互平中有 37%的钢渣使用在路基工程，22%用于回填，22%用作沥青混凝土的集剩下的则大多用于农肥、生产水泥以及钢厂内部利用等[17]。综上所述，从国内外钢渣应用情况可看出，各国钢渣的资源利用主要集中筑方面，主要着重在水泥，混凝土，堆填等方面。但在发展中国家大部分还堆存回填等为主，利用情况不容乐观。.3 目前国内大型钢企的钢渣处理工艺3.1 宝钢钢渣加工工艺宝钢一、二期建设的钢渣生产线于 80 年代初投产。采用日本新日铁大分厂的钢渣处理技术，即浅盘水淬法（I.S.C 法）[18]。粒铁生产线的生产工艺 1-1 所示。

示意图,粒铁,首钢,生产线

图 1-2 首钢粒铁回收生产线鞍钢钢渣加工工艺钢钢渣全部由矿渣开发公司进行磁选加工处理，1988 年从德国引处理量为 240 万吨的磁选加工线，得到渣钢、粒铁和磁选粉等产品1]，生产示意图如图 1-3 所示.
【学位授予单位】：钢铁研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X758

【参考文献】