高炉细灰冷压成形块火法去锌的研究

发布时间：2020-08-17 16:37

【摘要】：我国作为当今世界钢铁产量第一大国,按现阶段钢铁生产工艺水平,每年会产生几千万吨的高炉细灰。当细灰中的锌含量大于1%时,不能直接返回烧结利用。我国的高炉细灰属于中锌粉尘,细灰中锌含量一般都大于1%,不进行脱锌处理,只能选择堆放或生产水泥、固化处理填埋等方式,造成资源的浪费和环境的污染。迫于环保和资源紧缺的压力,钢铁厂高炉灰既经济又环保的处理引起大家高度的重视。研究中通过激光粒度分析、SEM、TEM、EDS对细灰的粒度、形貌、微区成分进行分析;用XRF结合碳硫红外分析测定细灰组分;用XRD对细灰原相组成进行分析,并进行初步的定量;以DSC-TG对细灰及添加粘结剂后的细灰分析,通过加热过程中的热量及重量变化分析不同温度下的物理、化学变化;参照我国球团矿生产指标,进行不同条件下的压块;用XRD分析压块高温焙烧物相。针对某钢铁厂的高炉细灰,分析了高炉细灰的化学成分及粒度分布,细灰含锌量9.41%,平均粒径61.127μm,不能直接返回,必须进行脱锌处理。细灰颗粒是由许多天然颗粒及高温反应产物熔融交联在一起的,不宜直接采用选矿富集方法。Fe、Zn以Fe_2O_3、ZnFe_2O_4、Fe_3O_4、Zn O的物相存在。综合考虑细灰各种处理方式,结合细灰中碳量高的特点,采用冷压成形、高温焙烧生产金属化球团的方法处理此高炉细灰。对细灰热重分析,纯细灰的加热转变温度在940.92℃,细灰中加入CaCO_3,在889.44℃分解产生CO_2,促进了碳气化反应,利于金属氧化物的还原,同时确定了压块最低焙烧温度。细灰的冷压成形实验,鉴于生产马铃薯淀粉时产生的马铃薯薯渣未能高效利用,污染环境,以马铃薯全粉作为有机粘结剂。以不同配比的Ca O和马铃薯全粉配制复合粘结剂。采用单一因子变量法,研究了水分、压力、CaO、马铃薯全粉四个因子对湿压块、干压块落下强度和抗压强度的影响。综合考虑压块质量和生产成本,当水分10%,压力15 MPa,Ca O7%,马铃薯全粉9%,所得湿压块、干压块的落下强度、抗压强度最佳。湿压块的平均落下强度、抗压强度为30次·个~(-1)、1055 N·cm~(-2);干压块的平均落下强度、抗压强度为53次·个~(-1)、1219.3 N·cm~(-2)。压块强度满足工业球团矿生产要求。高温焙烧实验,研究了焙烧温度、焙烧时间、冷却气氛这三个因素对焙烧后压块质量的影响。压块的焙烧工艺为:N_2保护下焙烧温度1150℃,焙烧时间40min,并在N_2气氛下冷却。压块的失重率、脱锌率、金属化率的平均值分别为失重率G=41.1%,脱锌率Zn=70.85%,金属化率=97.5%。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF53
【图文】：

钢铁生产,高炉,天然铁,钢铁生产工艺

硕士学位论文第1章绪论高炉细灰简介高炉细灰的来源国钢铁生产工艺主要有以下几种：以天然铁矿石为原料的高炉炼铁炉)炼钢的联合工艺；以废钢为原料的电弧炉炼钢。我国主要以前一其工艺流程见图 1.1。但是随着近年来汽车、机械设备、建筑、船断产生，后一种炼铁工艺的产量逐年增加，相信在不久的将来它会钢铁生产的主要来源。

高炉灰

(a)粗灰 (b)细灰图 1.2 高炉灰Fig. 1.2 BF ash1.1.2 高炉细灰矿物组成及特点高炉炼铁中，一般使用的原料为焦炭、铁矿石、石灰石、萤石、白云石等，由于原料来源、设备和工艺的差别，所得粉尘的成分也略有不同。高炉细灰是高炉炼铁过程中，反应生成的沸点较低的气体物质经气化、再氧化生成的物质，后经布袋除尘装置收集所得，所以成分较杂，为多种元素的自由态和复合物。一般主要含有 Fe2O3、Fe3O4、SiO2、ZnO、C、MgO、Al2O3、PbO、NaCl、KCl 等，以及上述氧化物中所含元素组成的硫化物、碳酸盐、硅酸盐、铁酸盐等，所含物质种类较杂，但是主要物质的种类，如铁的氧化物、炭黑等保持不变。根据资料统计，细灰中铁元素的质量一般在 20%-40%，且以 Fe3+居多，炭黑含量一般在15%-25%[ 2, 3]。与天然矿物相比，高炉细灰是许多天然微小颗粒在高温作用下熔融交联在一起的，所以分离难度较大[ 4]。

粒径分布,粒径分布,颗粒群

硕士学位论文的测试分析方法及测量粒在空间范围所占据大小的线性尺寸，颗粒群是系中的分散相。若颗粒粒度都相等或近视相等，颗粒群。实际颗粒群所含颗粒的粒度范围都有大的、多谱的或多分散的体系或颗粒群。粒度分布，反之，则分散度越大，集中度越小。激光粒度质的种类；分散液超声时间、表面活性剂类型及分散液放置时间等。径外，我们通常更关心的是其中大小不同的颗粒粒度分布。粒径分布的表示方法通常有直方图、累积和筛下累积)，如图 1.3 所示。

【参考文献】