电弧炉粉尘球团非等温还原的动力学研究

在连续加热条件下,对电弧炉粉尘球团的还原过程动力学进行了研究。电弧炉粉尘与碳和粘结剂白云石均匀混合制粒,然后将球团置于热重分析仪中以平均40K／min的速度加热至1500℃,并利用计算机对球团重量变化进行监控,金属还原率的计算中,考虑了球团的的重、水的蒸发、铅和锌在高温下挥发。经实验研究证实电弧炉粉尘的还原分为3个步骤,并建立了每一步骤的还原动力学方程,找出了有关的动力学参数表观活化能和频率因子,从而确定第1步由化学反应控制,第2步由扩散控制,第3步与球团中的含碳量和加热温度有关,主要是铬的氧化物（CrO)的还原,要求较高的还原温度和球团中高的含碳量。     

电炉炼钢厂粉尘在微波场中的升温特性

对电炉炼钢厂粉尘在微波场中的升温特性进行研究。结果表明,电炉炼钢厂粉尘对微波具有很好的吸波能力,其中不锈钢厂电弧炉粉尘在微波场中约15 min内温度就可达1000℃以上。随着微波功率的增加,粉尘表观升温速率增大。不同配碳比下粉尘的表观升温速率均较大,介于105-126℃/min之间。随着物料质量的减少,在微波场中粉尘的表观升温速率增大。粉尘颗粒粒径对表观升温速率的影响不显著。     

电弧炉粉尘等温还原的动力学研究

为使还原条件与实际电弧炉生产相接近,在等温条件下对电弧炉粉尘球团的还原过程动力学进行了研究。电弧炉粉尘与还原剂碳和粘接剂石灰均匀混合后制粒,经干燥后将球闭置于恒定温度的加热炉中,利用电子称定时对球团重量进行检测。金属还原率的计算中,考虑了球团的失重、铅和锌在高温下挥发。经研究,电弧炉粉尘的还原分为二个阶段,还原初期由化学反应控制而还原后期由扩散控制,并建立了每一阶段的还原动力学方程,确定了有关的动力学参数表观活化能和频率因子。     

不锈钢电弧炉粉尘的物理化学特性及形成机理探讨

本研究采用多种实验检测方法分析了不锈钢电弧炉粉尘的物理特征和化学特性。扫描电镜分析结果显示粉尘的形貌特征为聚合颗粒；X射线荧光仪（XRF）和ICP分析结果说明粉尘的化学成分随电弧炉冶炼炉料的不同而改变；X射线衍射（XRD）及波形分析确定了粉尘的物相组成，尤其明确了铬在粉尘中以CrO和FeCr2O4的形式而不是以Cr2O3的形式存在；电子探针（EPMA）分析了粉尘内主要元素的分布，有利于粉尘在冶炼过程的形成机理的探索。研究结果可为不锈钢电弧炉粉的控制、处理及综合利用提供数据。     

不锈钢电弧炉粉尘加热过程的TGA及FTIR分析

本研究采用热重分析仪(TGA)和傅里叶变换远红外气体分析仪(FTIR)检测了不锈钢电弧炉粉尘的加热过程,确定了加热过程中粉尘热性质变化的3个阶段.第1阶段表现为失重,它是由水分的蒸发以及粉尘中的游离碳与金属氧化物作用所致.第2阶段表现为增重,粉尘中的金属与空气中的氧发生氧化反应.第3阶段为缓慢失重过程,粉尘中部分金属挥发进入气相.研究结果可为不锈钢电弧炉粉尘的直接回收及固化处理提供数据.     

高磷铁矿碳热还原同步脱磷的实验研究

为探索高磷铁矿的有效利用途径,对高磷鲕状赤铁矿进行碳热还原同步脱磷实验研究,在含碳球团中添加CaO和Na2C O3作为脱磷剂,采用D T A-T G- M S综合热分析、X R D、SE M、E DS等方法分别对高磷鲕状赤铁矿的碳热还原过程以及还原产物进行分析. 结果表明,添加适量的CaO和Na2C O3可以显著提高脱磷率;在1 573 K、Na2C O3添加量为2 %、含碳球团碱度为1 .2的条件下,高磷鲕状赤铁矿能够被快速还原成含磷0 .09 %、含碳4 .6 %的碳饱和铁,脱磷率达到95 %;生铁中碳过饱和后以片状石墨的形态析出,生铁中的磷以夹杂物Ca3（P O4）2和Na2Ca4（P O4）2SiO4的形式存在     

电弧炉粉尘直接原还炉渣氧化和脱硫能力计算热力学

电弧炉炼钢粉尘中含有多种重金属,若填埋弃置会对环境造成污染,将粉尘与还原剂碳粉混合制粒后返回电弧炉,并补充硅铁还原粉尘中难还原的金属,有价金属原还后回收于钢液中,不仅能生产不锈钢或特种钢,而且能保护环境。制粒时使用木质磺酸钙作为粘结剂,而木质磺酸钙中含有硫,可能影响钢材质量,影响程度取决于冶炼过程中炉渣的条件。经改变初始熔铁、球团、硅铁和石灰加入的量比关系进行实验,采用X射线荣光分析仪检测炉渣成分进行计算热力学研究,确定了1550℃时CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2-S体系炉渣中各物质的浓度（摩尔分数）和炉渣的氧化与脱硫能力,其氧化能力可为n(FetO)=n(FeO) 6n(Fe2O3) 8n(Fe3O4)表示;此外,确定了还原过程中脱硫能力与氧化能力、硅铁和石灰的加入量以及炉渣的碱度之间的关系。通过实验,建立了电弧炉粉尘直接还原过程中炉渣体系的计算热力学数学模型,可为实际生产提供理论依据。     

多场耦合下微波碳热氯化回收铟的动态仿真

以实验室微波反应器为研究对象,基于有限元软件COMSOL Multiphysics,采用多场耦合方法对微波强化碳热氯化回收In Cl3的反应过程进行了动态仿真,并分析了其影响因素。结合微波加热过程、计算流体力学和物质传输过程,建立了由射频、传热、传质和流场4个物理场耦合的数学物理模型。通过考察腔室内的电场强度,得到微波加热过程的热源项与样品体的温度分布。结果表明,本研究模型能够准确描述微波输入功率、HCl通入浓度等多因素对铟化物回收过程的影响,为微波碳热氯化提铟过程的分析提供新的方法与依据。     

钒钛磁铁矿碳热合成铁基复合材料的热力学分析

运用HSC软件对钒钛磁铁矿粉和还原剂构成的多元、多相复杂反应体系进行碳热还原反应的热力学计算及平衡相分析。热力学计算结果表明,铁氧化物碳热还原高温下的最终稳定相为Fe,在温度大于1 600 K下钛氧化物碳热还原生成TiC的反应吉布斯自由能最低,而在600～1 600 K,V2O5的碳热还原过程中生成VO2的反应吉布斯自由能最低,在高于1 348 K的温度下体系中才能得到VC,提高温度会促进VC的生成。平衡相组分计算结果表明,真空度为2 Pa时Fe、TiC、VC分别在400～1 300℃、900～1 300℃和800～1 300℃可以稳定存在。     

铝杂质强化固相碳热还原氟磷灰石过程分析

在氮气保护下的管式炉中对比考察了Al2O3的添加对碳热还原氟磷灰石体系的反应的影响,结果发现添加5％ A12O3的反应体系的磷矿转化率及反应速率要高于没有添加的体系.固相产物的XRD分析结果与热力学分析一致.含5％ Al2O3的反应体系中出现的Al2 SiO5、AlPO4和CaAl2 Si2 O8等产物增加了反应体系的液相,促进了碳热还原反应的进行.在SiO2、Al2O3作用下的固相碳热还原氟磷灰石反应本质上是一个气液固反应,符合由反应扩散产物层生长理论推导的动力学模型.添加Al2O3的强化碳热还原反应的作用主要表现在相对低温区和反应初期.     

不锈钢厂电弧炉粉尘中含铬相的形成

采用SEM-EDS和XPS对粉尘的微观结构和表面元素分布分别进行了检测,然后用FACTSage 5.2软件通过热力学平衡计算研究了Cr-Fe-Zn-Mn-Mg-Al-Ca-Ni-O-Cl体系在尾气管中的演变行为,以及温度、氧气含量和粉尘中碱金属元素等对Cr-O2系统的影响.结果表明,计算结果和实验结果基本吻合.在Cr-O2体系中,Cr元素主要以Cr2O3形式稳定存在.在高温区均有少量的CrO3或CrO2生成,并且随着温度的升高,含量不断增加.在尾气系统中,氧势越高或者含氧量越多,越容易在高温区生成CrO3.在氧化性气氛中,碱金属的存在易于与Cr结合形成含Cr（Ⅵ）物相,如K2CrO4和Na2CrO4.     

Thermodynamic calculation on the smelting slag of direct recycling of electric arc furnace stainless steelmaking dust

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＥｌｅｃｔｒｉｃａｒｃｆｕｒｎａｃｅ (ＥＡＦ)ｄｕｓｔｈａｓｂｅｅｎｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓａｈａｚａｒｄｏｕｓｗａｓｔｅｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｃｏｎｔｅｎｔｏｆｓｏｍｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｌｅａｃｈａｂｉｌｉｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｚｉｎｃ ,ｌｅａｄ ,ｃａｄｍｉｕｍａｎｄｃｈｒｏｍｉｕｍ ,ｓｏｉｔｈａｓｂｅｅｎｂａｎｎｅｄｆｒｏｍｌａｎｄｆｉｌｌｓｉｎｍａｎｙｃｏｕｎ ｔｒｉｅｓ .Ａｎｅｓｔｉｍａｔｅｄ 1 % 2 %ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｃｒａｐｃｈａｒｇｅｄ…     

304N不锈钢表面电弧喷涂复合涂层高温氧化防护机制

为了延长奥氏体不锈钢部件在高温环境下的工作寿命,采用电弧喷涂方法在304N不锈钢表面制备45CT/Al复合涂层,对复合涂层试件进行1 100℃×350 h的连续氧化实验,考察其高温氧化行为,通过研究复合涂层的微观组织变化,探索其高温防护机制.实验结果表明,复合涂层以两种方式为304N不锈钢基体提供有效的高温氧化保护.一方面保证在涂层体系中具有足够的Al、Cr元素,在涂层外表面形成以Al2O3为主的氧化物防护层,阻止氧化介质的向内侵入;此外,在复合涂层下的基体金属中形成层状分布的AlN扩散阻挡层,延缓复合涂层体系中Al、Cr抗氧化元素的质量分数减少,使复合涂层保持持久的高温氧化防护能力.     

不锈钢冶炼电炉渣结构性质及浸出行为研究

研究电弧炉（EAF）渣的结构性质及渣中重金属离子的浸出行为。结果表明,EAF渣呈碱性,渣中Fe、Cr和Ni等金属元素主要以金属颗粒、（Cr,Al）2O3和（Fe,Mn,Mg）（Cr,Al）2O4晶体形式存在,具有较高的回收价值;电炉渣中可浸出重金属离子含量未超出国家标准,但存在Cr（III）再氧化为Cr（VI）的可能;Cr（VI）浸出量随浸出时间延长而增加,且Cr（VI）在蒸馏水中的浸出能力较冰醋酸中强。因此,EAF渣应尽量避免堆放或填埋在低pH场所,以防止其中重金属离子浸出。     

Thermodynamics calculation on the oxidation and sulfur removal abilities of slag in EAF dust pellet reduction process

ＥＡＦｄｕｓｔｈａｓｂｅｅｎｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓｈａｚａｒｄｏｕｓｗａｓｔｅ ,ａｎｄｉｔｉｓｈａｒｍｆｕｌｉｎｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｌａｎｄ ｆａｌｌｄｕｅｔｏｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ[1] .Ｍｏｓｔｒｅｃｙ ｃｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ[2 8] ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｔｈｅｄｕｓｔｓａｒｅｏｎｌｙｆｏｒｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｌｅａｄ ,ｚｉｎｃａｎｄｃａｄｍｉｕｍ .ＴｈｅＥＡＦｄｕｓｔｆｒｏｍｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇｍａｉｎｌｙｃｏｎ ｔａｉｎｓｎｉｃｋｅ…     

微波加热含锌粉尘的物相形貌特征及还原过程研究

含锌粉尘和煤粉按质量比4∶1混合形成混合粉.采用化学分析和扫描电镜对混合粉的成分和物相进行分析,研究大气常压下微波加热还原混合粉在不同时间下的显微物相形貌特征以及混合粉的还原过程.结果表明:微波加热7 main时,混合粉物相中出现金属铁相、浮氏体相和渣相;随时间的延长,金属铁相逐渐增大、浮氏体相逐渐减小、渣中的锌含量逐...     

不锈钢粉尘内配煤团块高温自还原过程中金属铁的聚集

用不锈钢生产中的高碱度二次粉尘制备内配煤团块,在高温下自还原获得含铬、镍的金属铁粒.研究影响铁粒聚集长大的因素.研究表明：（1）内配煤团块的渣相碱度（w（CaO）/w（SiO2））小于2.8时,还原产物冷却过程中渣相与金属铁粒才能自然分离.碱度越低,渣量越大,越不利于金属铁聚集长大;（2）提高内配碳比,渣相残碳量明显升高,渣中过量的碳阻碍金属相聚集长大;（3）提高还原温度,直接还原铁的海绵状结构解体,逐渐聚集成颗粒状金属铁.还原温度越高,越有利于金属铁的聚集长大