含铁粉尘碳酸化球团固结机理研究
发布时间：2021-04-16 07:49
随着我国钢铁产业的发展和钢产量的不断攀升,含铁粉尘作为钢铁生产过程中产生的大宗固体废弃物,其合理、有效的再资源化利用技术的开发和应用己成为关系到我国资源、环保和经济长远协调发展的关键问题。碳酸化固结法在诸多含铁粉尘综合利用方法中具有不可比拟的优势,然而由于碳酸化反应速率缓慢、生产的球团矿强度低使其大规模工业化应用面临巨大困难。本文在含铁粉尘中配加适量活性石灰作为粘结剂,经混合造球后进行碳酸化固结实验,通过研究含铁粉尘球团质量及碳酸化特性,确定含铁粉尘碳酸化固结的工艺条件和手段；通过碳酸化球团的微观结构特征和反应动力学研究,揭示碳酸化球团的固结机理和反应机制,为提高含铁粉尘碳酸化球团矿强度和碳酸化固结生产效率提供理论依据。具体研究结果如下：通过对不同工艺条件下的含铁粉尘球团强度、粒径分布、碳酸化转化率、孔隙度等特性进行实验研究得到生球制备的最佳工艺参数：CaO配比为25%,生球含水量为11.5%,造球时间为20min,生球直径为10～12.5mm；碳酸化球团的最佳反应过程参数：反应温度为800℃,气体流速为2 L·min-1, CO2气体分压为101kPa,反应时间为20min。借助光学...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１碳酸化固结奋示意图??
的拓扑维数，能更为真实、客观、细致地反映事物的本质属性。??在分形理论中存在多种分形构造模型，不同的分形模型可针对不同的微观组元构成??进行描述。对于多孔介质孔隙结构的分形描述一般多采用Ｍｅｎｇｅｒ海绵体模型（图１．２）。??该模型构造过程如下［Ｗ，假设边长为Ｉ的立方体为初始元。将Ｉ等分成ｍ份，便可得??到Ｗ３个等大的小立方体，按照某一规则去掉其中的《个小立方体，则剩余的小立方体??数目为（ｗ３－ｎ）个。如此重复操作Ａ次，最终每个单元小立方体的尺寸为：??１．尸ＬＩｍｋ?。句??．巧片．－Ｖ；?？?Ｖ?？??麟碱峡??ＷＭＷ??＼?Ｓ?ｍ?Ｉ?ｍｍ??１Ｓ?Ｉ：?Ｘ！?ｉ?Ｖ乂？＊：??图１．２?Ｍｅｎｇｅｒ海绵体构造撰型??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｅｎｇｅｒ?ｓｐｏｎｇｅ?ｍｏｄｅ！??而剩余的立方体总数为：??Ｎｋ＝ｉｍ＾－ｎ）＾?（１．６）??剩下的小立方体构成材料的基体，而去掉的小立方体的空间则构成了材料内不同阶??次的孔隙结构。为化隙体积分形维数，在第ｙｔ次迭代后剩余结构物的体??积为：??Ｖｓ＝Ｎｗｉ？?片７）??由公式（１．５）?￣?（１．７）可推导出Ｆｓ与Ｄ的关系：??Ｖｓ＾ｒ?严?（１．８）??结合孔隙体积＾＾。＝１３－＾，两边对＞，求导并取对数：??ｌｎ（－ｄＦｐ／ｄ＇）ａ?口－巧?Ｉｎｒ?（１．９）??－１４－??
的拓扑维数，能更为真实、客观、细致地反映事物的本质属性。??在分形理论中存在多种分形构造模型，不同的分形模型可针对不同的微观组元构成??进行描述。对于多孔介质孔隙结构的分形描述一般多采用Ｍｅｎｇｅｒ海绵体模型（图１．２）。??该模型构造过程如下［Ｗ，假设边长为Ｉ的立方体为初始元。将Ｉ等分成ｍ份，便可得??到Ｗ３个等大的小立方体，按照某一规则去掉其中的《个小立方体，则剩余的小立方体??数目为（ｗ３－ｎ）个。如此重复操作Ａ次，最终每个单元小立方体的尺寸为：??１．尸ＬＩｍｋ?。句??．巧片．－Ｖ；?？?Ｖ?？??麟碱峡??ＷＭＷ??＼?Ｓ?ｍ?Ｉ?ｍｍ??１Ｓ?Ｉ：?Ｘ！?ｉ?Ｖ乂？＊：??图１．２?Ｍｅｎｇｅｒ海绵体构造撰型??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｅｎｇｅｒ?ｓｐｏｎｇｅ?ｍｏｄｅ！??而剩余的立方体总数为：??Ｎｋ＝ｉｍ＾－ｎ）＾?（１．６）??剩下的小立方体构成材料的基体，而去掉的小立方体的空间则构成了材料内不同阶??次的孔隙结构。为化隙体积分形维数，在第ｙｔ次迭代后剩余结构物的体??积为：??Ｖｓ＝Ｎｗｉ？?片７）??由公式（１．５）?￣?（１．７）可推导出Ｆｓ与Ｄ的关系：??Ｖｓ＾ｒ?严?（１．８）??结合孔隙体积＾＾。＝１３－＾，两边对＞，求导并取对数：??ｌｎ（－ｄＦｐ／ｄ＇）ａ?口－巧?Ｉｎｒ?（１．９）??－１４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Basic properties of sintering dust from iron and steel plant and potassium recovery[J]. Guang Zhan,Zhancheng Guo. Journal of Environmental Sciences. 2013(06)
[2]含铁粉尘再资源化利用与碳酸化球团工艺[J]. 张志霞,解建军,韩涛,胡长庆,王丽丽. 烧结球团. 2011(02)
[3]分形理论及其在活性炭研究中的应用[J]. 庄强,李铁虎,陈青香,李凤娟,程有亮. 炭素技术. 2009(06)
[4]CO2载体CaO循环煅烧/碳酸化反应的分形特征[J]. 李英杰,赵长遂,陈惠超. 化工学报. 2009(09)
[5]钢铁厂典型粉尘的基本物性与利用途径分析[J]. 佘雪峰,薛庆国,董杰吉,王静松,曾晖,李会芳,丁银贵,杨慧贤,彭翠. 过程工程学报. 2009(S1)
[6]加压条件下CaO碳酸化反应动力学研究[J]. 韩龙,王勤辉,马强,余春江,骆仲泱,岑可法. 中国电机工程学报. 2009(14)
[7]循环煅烧/碳酸化反应中CaO微观结构变迁特性[J]. 李英杰,赵长遂,陈惠超. 东南大学学报(自然科学版). 2009(02)
[8]活性石灰碳酸化的研究[J]. 曹同友,刘振清. 武钢技术. 2008(05)
[9]含铁废料快速冷固成型固结机理及影响因素[J]. 范晓慧,赵改革,甘敏,袁礼顺. 重庆大学学报. 2008(07)
[10]宝钢炼钢尘泥再生利用的工艺试验研究[J]. 姚金甫,何平显,田守信,陈福华. 宝钢技术. 2008(03)
博士论文
[1]钙基脱硫剂微观结构特性与流化床燃烧脱硫试验研究[D]. 程世庆.浙江大学 2003
[2]钙基脱硫剂反应性能评价体系及反应机理的研究[D]. 刘妮.浙江大学 2002
硕士论文
[1]利用转炉污泥制备复合造渣剂研究[D]. 莫涛.西安建筑科技大学 2007
[2]混凝土孔结构的分形特征研究[D]. 尹红宇.广西大学 2006
[3]低硅烧结矿微观结构形成与控制的分形理论研究[D]. 孟华栋.河北理工大学 2006
本文编号：3141036
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１碳酸化固结奋示意图??
的拓扑维数，能更为真实、客观、细致地反映事物的本质属性。??在分形理论中存在多种分形构造模型，不同的分形模型可针对不同的微观组元构成??进行描述。对于多孔介质孔隙结构的分形描述一般多采用Ｍｅｎｇｅｒ海绵体模型（图１．２）。??该模型构造过程如下［Ｗ，假设边长为Ｉ的立方体为初始元。将Ｉ等分成ｍ份，便可得??到Ｗ３个等大的小立方体，按照某一规则去掉其中的《个小立方体，则剩余的小立方体??数目为（ｗ３－ｎ）个。如此重复操作Ａ次，最终每个单元小立方体的尺寸为：??１．尸ＬＩｍｋ?。句??．巧片．－Ｖ；?？?Ｖ?？??麟碱峡??ＷＭＷ??＼?Ｓ?ｍ?Ｉ?ｍｍ??１Ｓ?Ｉ：?Ｘ！?ｉ?Ｖ乂？＊：??图１．２?Ｍｅｎｇｅｒ海绵体构造撰型??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｅｎｇｅｒ?ｓｐｏｎｇｅ?ｍｏｄｅ！??而剩余的立方体总数为：??Ｎｋ＝ｉｍ＾－ｎ）＾?（１．６）??剩下的小立方体构成材料的基体，而去掉的小立方体的空间则构成了材料内不同阶??次的孔隙结构。为化隙体积分形维数，在第ｙｔ次迭代后剩余结构物的体??积为：??Ｖｓ＝Ｎｗｉ？?片７）??由公式（１．５）?￣?（１．７）可推导出Ｆｓ与Ｄ的关系：??Ｖｓ＾ｒ?严?（１．８）??结合孔隙体积＾＾。＝１３－＾，两边对＞，求导并取对数：??ｌｎ（－ｄＦｐ／ｄ＇）ａ?口－巧?Ｉｎｒ?（１．９）??－１４－??
的拓扑维数，能更为真实、客观、细致地反映事物的本质属性。??在分形理论中存在多种分形构造模型，不同的分形模型可针对不同的微观组元构成??进行描述。对于多孔介质孔隙结构的分形描述一般多采用Ｍｅｎｇｅｒ海绵体模型（图１．２）。??该模型构造过程如下［Ｗ，假设边长为Ｉ的立方体为初始元。将Ｉ等分成ｍ份，便可得??到Ｗ３个等大的小立方体，按照某一规则去掉其中的《个小立方体，则剩余的小立方体??数目为（ｗ３－ｎ）个。如此重复操作Ａ次，最终每个单元小立方体的尺寸为：??１．尸ＬＩｍｋ?。句??．巧片．－Ｖ；?？?Ｖ?？??麟碱峡??ＷＭＷ??＼?Ｓ?ｍ?Ｉ?ｍｍ??１Ｓ?Ｉ：?Ｘ！?ｉ?Ｖ乂？＊：??图１．２?Ｍｅｎｇｅｒ海绵体构造撰型??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｅｎｇｅｒ?ｓｐｏｎｇｅ?ｍｏｄｅ！??而剩余的立方体总数为：??Ｎｋ＝ｉｍ＾－ｎ）＾?（１．６）??剩下的小立方体构成材料的基体，而去掉的小立方体的空间则构成了材料内不同阶??次的孔隙结构。为化隙体积分形维数，在第ｙｔ次迭代后剩余结构物的体??积为：??Ｖｓ＝Ｎｗｉ？?片７）??由公式（１．５）?￣?（１．７）可推导出Ｆｓ与Ｄ的关系：??Ｖｓ＾ｒ?严?（１．８）??结合孔隙体积＾＾。＝１３－＾，两边对＞，求导并取对数：??ｌｎ（－ｄＦｐ／ｄ＇）ａ?口－巧?Ｉｎｒ?（１．９）??－１４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Basic properties of sintering dust from iron and steel plant and potassium recovery[J]. Guang Zhan,Zhancheng Guo. Journal of Environmental Sciences. 2013(06)
[2]含铁粉尘再资源化利用与碳酸化球团工艺[J]. 张志霞,解建军,韩涛,胡长庆,王丽丽. 烧结球团. 2011(02)
[3]分形理论及其在活性炭研究中的应用[J]. 庄强,李铁虎,陈青香,李凤娟,程有亮. 炭素技术. 2009(06)
[4]CO2载体CaO循环煅烧/碳酸化反应的分形特征[J]. 李英杰,赵长遂,陈惠超. 化工学报. 2009(09)
[5]钢铁厂典型粉尘的基本物性与利用途径分析[J]. 佘雪峰,薛庆国,董杰吉,王静松,曾晖,李会芳,丁银贵,杨慧贤,彭翠. 过程工程学报. 2009(S1)
[6]加压条件下CaO碳酸化反应动力学研究[J]. 韩龙,王勤辉,马强,余春江,骆仲泱,岑可法. 中国电机工程学报. 2009(14)
[7]循环煅烧/碳酸化反应中CaO微观结构变迁特性[J]. 李英杰,赵长遂,陈惠超. 东南大学学报(自然科学版). 2009(02)
[8]活性石灰碳酸化的研究[J]. 曹同友,刘振清. 武钢技术. 2008(05)
[9]含铁废料快速冷固成型固结机理及影响因素[J]. 范晓慧,赵改革,甘敏,袁礼顺. 重庆大学学报. 2008(07)
[10]宝钢炼钢尘泥再生利用的工艺试验研究[J]. 姚金甫,何平显,田守信,陈福华. 宝钢技术. 2008(03)
博士论文
[1]钙基脱硫剂微观结构特性与流化床燃烧脱硫试验研究[D]. 程世庆.浙江大学 2003
[2]钙基脱硫剂反应性能评价体系及反应机理的研究[D]. 刘妮.浙江大学 2002
硕士论文
[1]利用转炉污泥制备复合造渣剂研究[D]. 莫涛.西安建筑科技大学 2007
[2]混凝土孔结构的分形特征研究[D]. 尹红宇.广西大学 2006
[3]低硅烧结矿微观结构形成与控制的分形理论研究[D]. 孟华栋.河北理工大学 2006
本文编号：3141036
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