转炉钢渣碳热还原自粉化研究

发布时间：2017-04-08 20:55

  本文关键词：转炉钢渣碳热还原自粉化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转炉钢渣微粉化是钢渣资源化大宗量应用的有效途径之一,然而制约钢渣微粉化的主要问题是其易磨性较差。研究表明,转炉钢渣含有30%~60%的硅酸盐类矿物,主要为硅酸二钙(简称C2S)。多晶型C2S在725℃时发生等温相变,结构由β-C2S向γ-C2S转变,过程伴随着11%左右的体积膨胀,产生的强烈内应力可使钢渣自粉化,从而改善转炉钢渣的易磨性。然而,实际钢渣中由于磷的存在,抑制了渣中C2S的晶型转变,从而使钢渣的自粉化较难实现。此外,目前转炉钢渣资源化利用最常见的途径是回收渣中的残铁。转炉钢渣含有20%~30%左右的氧化铁,如能实现这部分铁的有效回收,将切实提高转炉钢渣的资源化应用水平。本论文在前期合成钢渣自粉化实验基础上,提出了利用碳热还原方法实现转炉钢渣自粉化和加强渣中铁回收的钢渣资源化新思路。通过碳热还原方式,将固溶于C2S中的磷还原,降低其对渣中C2S晶型转变的抑制,促进转炉钢渣的自粉化,提高钢渣易磨性,同时又能提高自粉化渣中金属铁等的收得率,进一步回收渣中有价资源。本论文实验使用含碳82.06%的煤粉作为还原剂,研究了不同碳热还原条件对实际转炉钢渣自粉化和铁收得率的影响。通过对非改质钢渣和改质钢渣的碳热还原实验,分析了煤粉加入量、还原温度、保温时间、碱度等条件对钢渣碳热还原结果的影响,从钢渣自粉化率、铁收得率两个指标评价还原效果,确定了转炉钢渣合适的还原条件,以实现较好的转炉钢渣自粉化和铁回收双重效果。本论文实验结果表明,转炉钢渣碳热还原,其实验温度越高,保温时间越长,煤粉加入量越多,则钢渣的还原脱磷效果越强,钢渣自粉化率越好,铁回收率也越高。(1)对非改质转炉钢渣:在煤粉加入量20%、保温时间30min条件下,还原温度从1400℃升高到1600℃,则钢渣自粉化率从20.75%上升到22.77%;在还原温度1600℃、煤粉加入量20%条件下,保温时间从30min增加到60min,则钢渣自粉化率从22.77%上升到23.52%;在还原温度1600℃、保温时间40min条件下,煤粉加入量从30%增加到50%,则钢渣自粉化率从24.61%上升到29.09%。直接碳热还原非改质转炉原渣,其粉化率和铁收得率相对较低,只在光学显微镜的观察下可发现白亮色的金属铁附着在黑色块渣表面。(2)对改质转炉钢渣:向转炉渣中配入SiO2进行改质实验,将其碱度值R由4.24调整到1。在R=1条件下,保持煤粉量40%配比和保温时间40min不变,改变还原温度,发现转炉钢渣的粉化率和铁收得率都随着还原温度的上升而提高,在还原温度为1600℃的条件下,钢渣粉化率和铁收得率分别达到了28.7%和65.9%。在使用不同含碳物质作还原剂的情况下,还原效果也有很大的差异。保持其它因素不变的情况下,研究分别使用高纯石墨粉和煤粉作为还原剂对渣样粉化率和铁收得率的影响,碱度分别为R=0.8和1,当还原碳量均为40g时,对于R=1的渣样,用煤粉还原后(19号样),其铁收得率为65.9%,粉化率为28.7%;而用石墨粉还原后(20号样),渣样铁收得率仅为5.9%,粉化率为14.71%;对于R=0.8的渣样(22号样),用煤粉还原后,其铁收得率为42.93%,粉化率为49.97%;而用石墨粉还原后(21号样),渣样铁收得率为36.95%,粉化率为8.98%。SiO2改质有利于转炉钢渣的脱磷自粉化,钢渣的自粉化率随着碱度的降低而升高。在1600℃的高温下,还原后的改质渣样只有少量呈现烧结状态,大部分渣样疏松,这也有利于后期的渣金分离,提高铁收得率。
【关键词】：转炉钢渣 碳热还原 自粉化 铁回收
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF713.3;X757
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 转炉钢渣回收利用的迫切性与意义10-11
• 1.2 国内外钢渣资源化利用途径11-13
• 1.3 钢渣综合利用先进适用技术13-14
• 1.4 转炉钢渣的自粉化分类14-15
• 1.5 转炉钢渣还原脱磷热力学研究15-16
• 1.6 转炉钢渣还原脱磷动力学研究16-19
• 1.7 本论文研究的主要内容和意义19-20
• 第二章 碳热高温还原转炉钢渣的热力学分析20-25
• 2.1 碳热还原转炉钢渣中铁酸钙的热力学计算20-22
• 2.2 碳热还原转炉钢渣中磷酸盐的热力学计算22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 高温碳热还原转炉原渣的研究25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 实验方法25-27
• 3.2.1 实验内容25
• 3.2.2 实验方法25
• 3.2.3 实验原料25-26
• 3.2.4 实验装置26
• 3.2.5 实验流程26-27
• 3.2.6 实验结果评价指标27
• 3.3 实验步骤27-28
• 3.4 实验结果与分析28-35
• 3.4.1 实验结果28-34
• 3.4.2 结果分析34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第四章 高温碳热还原改质转炉钢渣的研究37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 实验步骤37-38
• 4.3 实验结果38-41
• 4.4 改质转炉钢渣熔融碳热还原的影响因素研究41-49
• 4.4.1 温度对改质转炉钢渣熔融碳热还原的影响41-43
• 4.4.2 还原剂对改质转炉钢渣熔融碳热还原的影响43-44
• 4.4.3 碱度对改质转炉钢渣熔融碳热还原的影响44-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 结论50-51
• 参考文献51-57
• 致谢57

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵三银;赵旭光;梁炜峰;;转炉钢渣细粉的粉体特性[J];韶关学院学报(自然科学版);2006年06期

2 董晓丹;;转炉钢渣快速吸收二氧化碳试验初探[J];炼钢;2008年05期

3 吴复忠;王轲轲;;转炉钢渣改性的试验研究[J];贵州科学;2013年01期

4 ;用转炉钢渣炼铁[J];应用能源技术;1986年02期

5 张林泉;转炉钢渣在威钢2~#高炉冶炼实践[J];四川冶金;1999年03期

6 唐奇山;转炉钢渣的综合利用实践[J];湖南冶金;2000年04期

7 ;湘钢转炉钢渣的综合利用[J];钢铁研究学报;2001年01期

8 苏兴文;;鞍钢转炉钢渣开发利用技术现状及展望[J];矿业工程;2008年04期

9 魏莹;陆栋;李兆锋;李丙明;;转炉钢渣磁选综合利用试验研究[J];硅酸盐通报;2009年01期

10 苗刚;刘洪波;尹卫平;;济钢转炉钢渣热闷技术的开发应用[J];山东冶金;2009年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李作鑫;李凯玉;尹卫平;杨晓清;汤晓辉;;转炉钢渣热焖技术在济钢的开发应用[A];山东省金属学会2009年炼钢学术交流会议论文集[C];2009年

2 赵三银;黎载波;赵旭光;丁新榜;杨志伟;贺图升;;水杨酸-甲醇-丙酮体系中转炉钢渣组分的溶出及其应用[A];中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会论文集[C];2009年

3 苏兴文;;转炉钢渣处理中能源利用的探索与研究[A];2010年全国能源环保生产技术会议文集[C];2010年

4 王晓娣;;转炉渣的性能及其应用[A];2010年全国炼钢—连铸生产技术会议文集[C];2010年

5 苏兴文;王晋东;张志彪;;转炉钢渣粉与高炉矿渣粉的双掺粉的活性研究[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集（下）[C];2009年

6 王肖杰;王肖;贾新风;;转炉钢渣处理可行性探讨[A];河北省冶金学会2008年炼钢连铸技术与学术交流会论文集[C];2008年

7 董晓丹;侯红娟;许刚;俞志明;;转炉钢渣中环境敏感元素在海水中溶出的试验研究[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

8 刘坤;李纯;李志辉;姜海林;;转炉炼钢渣生产高强度砖实验研究[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

9 崔虹旭;陈庆武;申莹莹;陈敏;;转炉钢渣除磷技术研究与现状[A];第十三届（2009年）冶金反应工程学会议论文集[C];2009年

10 王珏;邓志豪;周云;董元篪;;含磷转炉钢渣的矿物相变化研究[A];2012年全国冶金物理化学学术会议专辑（上册）[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 欣文;转炉钢渣焖渣处理生产线正在紧张建设中[N];营口日报;2008年

2 商立今;转炉钢渣粒化处理工艺[N];世界金属导报;2004年

3 记者 祝福;包钢首创我国转炉钢渣粒化处理工艺[N];内蒙古日报(汉);2004年

4 记者 金明星 通讯员 谢建辉;华菱涟钢发展循环经济创效显著[N];中国冶金报;2005年

5 王岚;国内首创渣中取钢成功应用[N];中华建筑报;2004年

6 郭廷杰;近十年日本钢铁环保技术成绩[N];世界金属导报;2006年

7 记者 何云飞;川威将“废”循环成“宝”[N];中国冶金报;2004年

8 记者 刘大宏;本钢“三废”节能、创效“二重唱”[N];中国冶金报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 邓志豪;转炉钢渣相演变和自粉化规律研究[D];北京科技大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张彦龙;微波处理转炉钢渣提铁脱磷的实验研究[D];河北联合大学;2014年

2 黄东阳;转炉钢渣碳热还原自粉化研究[D];安徽工业大学;2016年

3 邬斌;转炉钢渣资源化利用研究[D];中南大学;2009年

4 吕岩;微波加热碳热还原转炉钢渣的脱磷实验研究[D];河北理工大学;2010年

5 尹飞龙;钢铁工业废弃物在水泥混凝土行业中的应用[D];暨南大学;2012年

6 许刚;转炉钢渣对海洋生态环境影响及碳的生物利用探索研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2007年

7 许少霞;微波场处理转炉钢渣脱磷的热力学研究[D];河北联合大学;2013年

8 鲁慧慧;转炉钢渣回收铁试验研究[D];西安建筑科技大学;2010年

9 崔虹旭;转炉钢渣熔融改质过程中磷富集的工艺研究[D];东北大学;2010年

10 李伟峰;转炉钢渣的理化性质及资源化研究[D];北京化工大学;2008年

  本文关键词：转炉钢渣碳热还原自粉化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：293679