高炉瓦斯灰氯化焙烧脱除有害元素及回收铁试验

包钢高炉瓦斯灰由于受白云鄂博铁矿石成分复杂性的影响,其含铁量低、有害元素碱金属氧化物K2O、Na2O和Pb、Zn氧化物含量高。通过利用瓦斯灰中的碳、或在瓦斯灰中配入氯化钙,采用还原-蒸发-磁选、氯化-挥发的方法,使其中的钾、钠、铅和锌氧化物转变为易蒸发的单质或转化为易挥发的氯化物,从而达到与瓦斯灰分离的目的。还原-蒸发-磁选试验结果表明:在温度为1 000℃,反应时间为2 h时,Na、Pb、Zn的去除率可达到94.21%、98.53%、91.98%,而K不能通过碳还原去除;以950℃、反应2.0 h的还原-蒸发产物为原料进行磁选,当磁选电流为0.6 A时,铁的回收率达90.24%。氯化-挥发试验结果表明:当温度为1 000℃时,Pb、Zn的去除率分别为99.62%、85.56%;Na、K的去除受温度影响不大,在试验条件下,均可达到98%以上,K的去除是通过氯化反应进行的,而Na的去除是碳的还原和氯化反应同时进行的结果,但氯化反应更易发生。     

包钢高炉瓦斯灰中有害元素分离的研究

包钢高炉瓦斯灰能够循环利用的不到10%,其余的均大批堆放或遗弃处理,若将其中的K、Na、Pb和Zn脱除,将铁氧化物还原为金属铁,则可大量用于烧结。论文利用瓦斯灰中的碳进行直接还原焙烧,研究结果表明:在950℃、反应2.0 h的条件下,瓦斯灰中Na、Pb的脱除率都在90%以上,Zn脱除率相对较低,而K几乎不能被脱除;在瓦斯灰中配入氯化钙进行氯化焙烧,研究结果表明:在1 000℃,反应2.0 h的条件下,瓦斯灰中Na、K、Pb几乎完全被脱除,Zn的脱除率可达86.34%,Na的去除主要通过碳的直接还原,而K的去除主要通过氯化反应。     

钒页岩氯化挥发富集过程的热力学分析

对钒页岩与氯化钠、氯化钙和氯化铁三种固体氯化剂氯化挥发富集过程进行热力学分析。结果表明,以氯化铁作为固体氯化剂效果较好,可以利用氯化铁对V_2O_4、V_2O_5的直接氯化和氯化铁离解产生的氯气对V_2O_3、V_2O_4、V_2O_5的间接氯化反应,有效地将钒氧化物氯化挥发富集,且反应程度随温度的升高而增大。在高温焙烧过程中,Fe_2O_3、Al_2O_3和SiO_2不能被氯化,钒页岩中氧化物氯化反应自发进行的难易程度由易到难分别为K_2O、Na_2O、CaO、V_2O_3、V_2O_4、V_2O_5、MgO。通过焙烧温度的控制可以将V与Fe、Al、K、Na、Ca和Mg等金属杂质有效分离。     

K2O、Na2O在烧结过程行为机理分析

对碱金属在各种烧结含铁物料中的赋存状态及在烧结过程行为机理进行了研究。试验结果表明:包钢烧结矿中K2O、Na2O主要源于自产铁精矿、高炉返矿、瓦斯灰和熔剂;烧结过程的K2O、Na2O脱除较少,多数以硅酸盐形式富集在烧结矿的玻璃质中。     

CuO氯化过程动力学研究

铜渣中含有30 %~40 %的Fe, 对铜渣中的Fe进行回收, 有利于缓解中国依赖进口铁矿石的压力.基于热力学分析氯化除铜的可行性, 在823 K、873 K、923 K、973 K温度下, 通过热重分析研究CuO-FeCl₂体系的氯化过程动力学, 并考察反应温度和Ar气流量对反应的影响: CuO-FeCl₂体系的氯化率随温度的升高而增大, 当Ar流量为50 mL/min时, 氯化率达到最大值为62.46 %.通过推导氯化反应动力学公式, 确定CuO-FeCl₂体系的氯化反应为0级反应, 并且在873 K时由氯化过程动力学区过渡到扩散区, 动力学区的反应速率取决于CuCl₂的挥发速率, 扩散区的反应速率取决于FeCl₂向CuO表面扩散的速率.      

炼钢含铁尘泥再生利用的分析研究

通过理论分析证明,炼钢尘泥是非常有价值的宝贵资源,可以通过氧化还原反应,把炼钢尘泥里的Fe2O3和FeO还原成固相金属铁而成为炼钢原料,把Na2O、K2O、ZnO和PbO还原成相应的Na、K、Zn和Pb等金属气体而逸出尘泥,经过冷凝可以回收相应的金属和相应的氧化物,这些都是很有价值的原材料.除去炼钢尘泥中的氧化铁和碱金属氧化物以及贵重金属氧化物后,剩下的是热力学稳定的高碱度的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统,这是一种具有良好脱硫作用的钢水洁净剂和水泥原料.     

粉末压片-X射线荧光光谱法测定烧结矿中K2O、Na2O、Pb、Zn、Cu方法研究

首先用X射线熔融法对自制内控标样进行定值,然后采用粉末直接压片法-X射线荧光光谱法测定烧结矿中K2O、Na2O、Pb、Zn、Cu等微量化学成分,通过基体校正等手段,获得准确的结果,该方法快速准确、成本低.     

低温碳热氯化法回收包钢尾矿中的铀

以活性炭为还原剂、Cl2为氯化剂,研究了包钢选矿厂尾矿直接加碳氯化和经Na2CO3焙烧后加碳氯化在提取稀土氯化物的同时提取氯化铀的新工艺.结果表明,随反应温度的升高及反应时间的增加,铀的氯化率均提高,且当反应时间大于2h时其氯化率变化不明显,在反应温度为600C时铀的氯化率可达到较高的水平.在最佳的反应条件600℃、2h下,铀提取率可达79.6％.经Na2CO3焙烧后的尾矿在相同的工艺条件下铀的氯化率有所降低.     

电弧炉一次烟气余热回收系统堵塞技术分析

安钢100 t电弧炉一次烟尘余热回收系统在运行过程中发生多次除尘灰堵塞的情况。对各个阶段的堵塞物取样进行成分和电镜分析发现:温度较高的烟气进入余热锅炉时,Ca O、MgO、Si O2、Al2O3和Ti O2主要在绝热烟道内沉积,K、Na、Zn、Pb主要在绝热烟道至余热锅炉2段完成富集;在余热锅炉2段和3段内含K、Cl、Zn等元素的物质依附于大颗粒灰尘粘结长大,形成10～20 mm的大颗粒簇状灰尘,并在换热器翅片内黏附沉积是余热锅炉发生堵塞的主要原因之一。     

X射线荧光光谱法测定铁原料中K、Na、Pb、Zn微量元素

采用高频熔融制备玻璃片样品,用市售国家标样和自制标样绘制工作曲线,确定最佳试验参数,消除干扰因素,成功实现X射线荧光光谱法测定铁原料中K、Na、Pb、Zn等微量元素.该方法检出限低,灵敏度高,操作简单快速,尤其适用于进厂铁原料的批量检测.     

包钢高炉除尘灰中有害元素分析研究

利用LS230激光粒度分析仪,检测了各级高炉煤气除尘灰及出铁场环境灰的粒度并获得了灰尘粒度分布;利用化学分析法对重力灰、旋风灰、布袋灰和环境灰中碱金属氧化物K₂O、Na₂O及其他有色金属元素Pb、Zn、As、Sn质量分数进行了分析测定,研究了有害元素在各级除尘灰及环境灰中的分布规律。研究结果表明:煤气除尘灰中重力灰粒度最大,有害元素质量分数最少,只有1.94%;布袋灰粒度最小,有害元素质量分数最高,为15.79%;环境灰粒度较各级煤气除尘灰均小,所含有害元素质量分数较少,为1.02%。说明高炉煤气除尘灰粒度越小,所含有害元素越多,布袋灰有害元素脱除是有害元素处理和回收利用的重要途径。     

粉末压片-X射线荧光光谱法测定高炉除尘灰中钾铅锌砷

以粉末压片制样,采用X射线荧光光谱法(XRF)测试高炉除尘灰中氧化钾、铅、锌和砷含量。对样品除碳方式、样品粒度、分析谱线、光学背景等条件进行了优化。试验发现:热电灰在500 ℃灼烧2 h、瓦斯灰在600 ℃灼烧3 h的除碳方式,可消除试样中高含量碳的干扰;样品粒度小于125 μm时测定结果的精密度较好;以Pb-Lβ、As-Kβ,、K-Kα、Zn-Kα作为分析谱线可避免光谱干扰;对钾和锌元素,采用一点法扣背景,而对于铅和砷元素,采用两点法扣除背景可克服光学背景干扰;以铁矿石标准样品和经原子吸收光谱法(AAS)定值并经灰分校正的高炉灰样品作为校准样品绘制校准曲线,4组分的线性相关系数(R²)在0.998 5～0.999 8之间。对一个高炉热电灰样品进行精密度考察,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)均不超过1%。对一组高炉除尘灰样品进行对比分析,4组分的测试结果同AAS相符。     

含锌冶金尘泥还原烟气沉积特性

 含锌烟气沉积堵塞是制约转底炉处理冶金尘泥生产的关键所在。采用高温管式炉模拟冶金尘泥球团还原产生的含锌烟气沉积试验,对沉积物的质量分布、形貌及主要组分等沉积特性进行分析,研究了温度、碱金属及烟气气氛对烟气沉积的影响。研究结果表明,温度对烟气沉积特性影响显著,烟气沉积过程从950～1 000 ℃开始,在600～750 ℃达到最大沉积量,温度低于600 ℃后沉积逐渐结束,并且沉积物晶粒尺寸随温度降低逐渐减小,析出物混乱度逐渐增大;沉积富集区域烟尘锌质量分数为58.50%～65.23%,沉积物主要物相为ZnO、NaCl、KCl和Zn5(OH)8Cl2H2O,碱金属氯化物在沉积富集区的物态变化促进了烟尘颗粒的相互聚集、团聚;烟气的氧化性不足,使布袋除尘灰中还存在大量单质锌。     

唐钢高炉粉尘提取铁、锌的实验室研究

对唐钢高炉粉尘进行基础特性研究,包括XRF分析、化学成分分析、粒度分布、XRD（X-ray dif-fraction）检测.探讨了还原温度（910℃和980℃）以及还原时间（2h和4h）对高炉粉尘金属化率和脱锌率的影响.实验结果及分析表明,该实验条件下的最佳工况为：还原温度980℃,还原时间4h,相应的高炉粉尘还原状况较好,其中,瓦斯灰的平均金属化率为92.07％,平均脱锌率为94.04％;瓦斯泥平均金属化率为87.39％,平均脱锌率为94.90％.     

Modeling of Thermochemical Behavior in an Industrial-Scale Rotary Hearth Furnace for Metallurgical Dust Recycling

Metallurgical dusts can be recycled through direct reduction in rotary hearth furnaces (RHFs) via addition into carbon-based composite pellets. While iron in the dust is recycled, several heavy and alkali metal elements harmful for blast furnace operation, including Zn, Pb, K, and Na, can also be separated and then recycled. However, there is a lack of understanding on thermochemical behavior related to direct reduction in an industrial-scale RHF, especially removal behavior of Zn, Pb, K, and Na, leading to technical issues in industrial practice. In this work, an integrated model of the direct reduction process in an industrial-scale RHF is described. The integrated model includes three mathematical submodels and one physical model, specifically, a three-dimensional (3-D) CFD model of gas flow and heat transfer in an RHF chamber, a one-dimensional (1-D) CFD model of direct reduction inside a pellet, an energy/mass equilibrium model, and a reduction physical experiment using a Si-Mo furnace. The model is validated by comparing the simulation results with measurements in terms of furnace temperature, furnace pressure, and pellet indexes. The model is then used for describing in-furnace phenomena and pellet behavior in terms of heat transfer, direct reduction, and removal of a range of heavy and alkali metal elements under industrial-scale RHF conditions. The results show that the furnace temperature in the preheating section should be kept at a higher level in an industrial-scale RHF compared with that in a pilot-scale RHF. The removal rates of heavy and alkali metal elements inside the composite pellet are all faster than iron metallization, specifically in the order of Pb, Zn, K, and Na.     

唐钢高炉瓦斯灰的提铁提锌试验

研究唐钢高炉瓦斯灰的提铁提锌试验。首先,对烘干后的高炉瓦斯灰进行基础特性研究,包括XRF、XRD、粒度分布检测以及化学成分分析。分析可知,瓦斯灰中wTFe=29.3%,主要以Fe2O3的形式存在;wZn=3.13%,主要以ZnO的形式存在。基于铁氧化物、锌氧化物还原的热力学原理,利用本课题组的精细还原技术,设计2因素2水平的正交试验,使用纯H2对瓦斯灰中的铁氧化物和锌氧化物进行精细还原试验。探讨还原温度（910和980℃）和还原时间（2和4h）对瓦斯灰金属化率和脱锌率的影响。试验结果表明,最佳还原工艺参数为910℃,2h;相应的金属化率和脱锌率分别为89.01%和98.61%。     

含锌电炉粉尘水浸处理-真空碳热还原工艺

根据国家对绿色冶金的倡导,对如何高效无污染回收含锌电炉粉尘中的金属锌及K、Na元素进行研究,采用水浸预处理回收粉尘中K、Na元素,再进行真空碳热还原回收金属锌。试验结果表明,水浸最佳方案为固液比为1∶10(g/ml)、搅拌速度为300 r/min、水浸时间为70 min。此条件下,K元素浸出率达91.09%,Na元素浸出率达85.68%。通过FactSage 8.0软件模拟真空碳热还原电炉粉尘在不同含碳条件下热力学行为,并结合前期探索试验表明,水浸渣添加质量分数为10%的焦炭、还原温度为950 ℃、保温时间为60 min的条件下进行真空碳热还原试验可有效分离Fe、Zn元素,获得金属锌锭(Zn质量分数为98.15%)及高品质铁精粉(Fe质量分数为61.93%)。     

Off‐gas Treatment in De‐chlorination Process of PVC

Waste polyvinyl chloride (PVC), which is used as oil substitute in blast furnaces, contains a large amount of chlorine. In the case of pyrolyzing PVC, it produces hydrochloric gas (HCl) which can damage plant equipment and pollute the environment. Hence it must be de‐chlorinated before it is injected into the blast furnace. This paper studied the treatment of off gas in the de‐chlorination process of PVC, and its influence on the environment. The results showed that a multi‐stage absorption system for HCl could recover up to 10% of the hydrochloric acid, which could then be used directly in galvanizing processes. It also reduced the emission of HCl to 0.0066 ~ 0.0068 mg/m³, which is far less than the 0.030 mg/m³ allowed by the national environmental standard [1].     

含锌电炉粉尘水浸处理-真空碳热还原工艺

根据国家对绿色冶金的倡导,对如何高效无污染回收含锌电炉粉尘中的金属锌及K、Na元素进行研究,采用水浸预处理回收粉尘中K、Na元素,再进行真空碳热还原回收金属锌。试验结果表明,水浸最佳方案为固液比为1∶10(g/ml)、搅拌速度为300 r/min、水浸时间为70 min。此条件下,K元素浸出率达91.09%,Na元素浸出率达85.68%。通过FactSage 8.0软件模拟真空碳热还原电炉粉尘在不同含碳条件下热力学行为,并结合前期探索试验表明,水浸渣添加质量分数为10%的焦炭、还原温度为950℃、保温时间为60 min的条件下进行真空碳热还原试验可有效分离Fe、Zn元素,获得金属锌锭(Zn质量分数为98.15%)及高品质铁精粉(Fe质量分数为61.93%)。