高爐粉塵還原脫鋅實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高爐粉塵是鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的主要固體廢棄物之一,其主要成分是鐵和碳,并含有少量的硅、鋁、鈣、鎂等金屬氧化物,此外還含有鋅、鉛、堿金屬等有害元素。返回?zé)Y(jié)是目前鋼鐵處理高爐粉塵的主要方式,但粉塵中鋅、堿金屬元素在高爐內(nèi)循環(huán)富集,導(dǎo)致高爐煤氣管道堵塞、高爐結(jié)瘤爐襯破壞,高爐不能正常順行。少數(shù)企業(yè)對高爐粉塵采用選礦或濕法處理后得到含鋅的二次粉塵和含鐵爐料,但工藝流程長且處理量小,回收率低。因此,開發(fā)一種能高效利用高爐粉塵中鐵、碳資源,又能減輕鋅對

2、煉鐵過程中危害的綠色環(huán)保工藝,對冶金二次資源的循環(huán)利用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先采用熱力學(xué)軟件 Factsage的 Reaction模塊計(jì)算了氧化鋅的還原過程,其中氣氛設(shè)定為空氣,配碳比(nc:nZnO)為1:1、1:1.5、1:2。結(jié)果表明:隨溫度的升高,氧化鋅還原過程依次經(jīng)過以下四個(gè)階段:碳的氧化、布多爾反應(yīng)、ZnO+C=Zn+CO及 CO+ZnO=Zn+CO2;當(dāng)溫度高于1000℃,配碳比大于1:1.5的條件下,

3、氧化鋅才能被迅速還原完全。
　　在實(shí)驗(yàn)室條件下,采用同步熱分析儀,以分析純Fe2O3、ZnO和石墨為原料,模擬研究了高爐粉塵主要成分的還原過程,并分析了其反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明:C同時(shí)還原ZnO、Fe2O3時(shí),最大反應(yīng)速率對應(yīng)的溫度為1122.8℃,介于單獨(dú)還原ZnO和Fe2O3的1200.4℃和1106.2℃之間;ZnO含量增加10％,反應(yīng)開始溫度和最大反應(yīng)速率對應(yīng)的溫度均滯后20℃左右,且反應(yīng)過程趨于平緩,原因是反應(yīng)前期生成的晶格

4、穩(wěn)定的尖晶石固溶體 ZnFe2O4阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行,導(dǎo)致 ZnO和Fe2O3在還原過程中產(chǎn)生了相互抑制現(xiàn)象。
　　在對高爐粉塵物化性能研究分析的基礎(chǔ)上,采用井式電阻爐及XR D等設(shè)備,對某鋼廠高爐粉塵造球后進(jìn)行高溫還原實(shí)驗(yàn)(為充分利用高爐粉塵中的碳,造球時(shí)配入適量的轉(zhuǎn)爐塵泥),考察了還原溫度、氣氛、時(shí)間及C/O對球團(tuán)脫鋅率和金屬化率的影響。研究表明:利用高爐粉塵中的碳做還原劑效果比較好,得到了最優(yōu)還原工藝條件:球團(tuán)C/O為1.1、