處理含鋅粉塵的轉(zhuǎn)底爐料層溫度分布特性研究.pdf

1、我國鋼鐵生產(chǎn)中每年產(chǎn)生粉塵約80Mt，粉塵中含有鋅、鉛、砷等有害元素，其利用率不足20％，多數(shù)堆放在廠區(qū)造成資源的浪費(fèi)以及嚴(yán)重的環(huán)境污染。用轉(zhuǎn)底爐處理含鋅粉塵，將鋅從粉塵中分離的同時得到了一定金屬化率的含鐵球團(tuán)，該工藝得到了大量的實(shí)踐，并取得了成功。目前轉(zhuǎn)底爐采用薄料層操作，生產(chǎn)效率低是其主要問題，如何提高轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)效率是其重要的研究課題。厚料層操作是提高轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)效率的重要途徑，而保證厚料層的溫度分布均勻性是厚料層操作的關(guān)鍵技術(shù)，因此

2、，開展料層溫度分布特性的研究對轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。
　　論文以某鋼鐵廠含鋅粉塵為研究對象，在對其物理化學(xué)特性分析的基礎(chǔ)上，提出以含鋅粉塵生產(chǎn)含碳球團(tuán)，用轉(zhuǎn)底爐高溫加熱工藝處理含鋅粉實(shí)現(xiàn)粉塵的鋅分離。對轉(zhuǎn)底爐處理含鋅粉塵進(jìn)行了理論分析，探討了鐵氧化物和鋅氧化物在含碳球團(tuán)條件下的還原特性、熱力學(xué)條件、還原的碳素消耗、還原過程的自熱特點(diǎn)等問題，為料層溫度分布特性的實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，搭建了模擬轉(zhuǎn)底爐

3、厚料層操作的實(shí)驗(yàn)平臺，探究了鼓風(fēng)量、配碳量、爐膛溫度對料層溫度分布的影響。研究表明：通過料層下鼓風(fēng)的方法能明顯的改善料層溫度分布的均勻性，其溫差從607℃降低到76℃；配碳量越高，料層溫度分布越均勻，當(dāng)碳氧比為1.4、1.5時溫差為32℃、21℃且能滿足1500K的脫鋅溫度；爐膛溫度越高，料層溫度分布的均勻性越差。在此基礎(chǔ)上提出了球團(tuán)中配入適量碳，通過料層下鼓風(fēng)的方式促進(jìn)碳的燃燒，強(qiáng)化料層傳熱以實(shí)現(xiàn)厚料層操作。
　　將料層內(nèi)傳熱過

4、程處理為一維非穩(wěn)態(tài)的氣固兩相傳熱，推導(dǎo)出了料層溫度分布模型的基本方程式，在該模型中考慮了料層氣—固相熱交換特性和物理化學(xué)變化。并根據(jù)料層在加熱過程中的收縮特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)料層收縮量與時間的關(guān)系修正了球團(tuán)的直徑，使所建立的模型的精度得到提高。確立了模型參數(shù)對流換熱系數(shù)、爐膛對料層表面的綜合傳熱系數(shù)、料層內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)、料層中碳燃燒等的計算方法。采用隱式差分法通過MATLAB編制計算機(jī)程序求解得到料層的溫度分布。
　　通過對所建立的