不锈钢酸洗污泥碳还原过程中的物相变化及元素迁移行为

不锈钢酸洗污泥是危险废弃物,但其中含有大量有价值重金属,因而如何对其资源化利用具有重要意义。研究不锈钢污泥在碳热还原反应过程中铁、铬、镍等元素在物相间的相互作用及转化,探究铁、铬、镍元素在污泥中分布的影响因素。利用XRD分析污泥在还原过程中的矿相变化,金相显微镜、SEM-EDS分析污泥还原过程中金属颗粒的形貌及其迁移行为。结果表明,在污泥升温碳还原的过程中,NiO与Fe_2O_3形成NiFe_2O_4尖晶相并被还原形成Ni-Fe金属相;FeO与Cr_2O_3形成FeCr_2O_4并与碳还原形成Fe-Cr-C金属固溶体;含碳的Ni-Fe-Cr-C等合金颗粒在高温下熔化并汇聚长大。当温度为1 300℃时,渣相内部结构软化形成微熔池,使得金属液滴具备更好的迁移长大条件,非金属元素形成了以[Si-O]为主要网络结构的熔渣球团,这些网络结构由Ca_2Al(AlSiO_7)组成。     

铬镍不锈钢酸洗污泥还原预处理脱硫动力学

铬镍不锈钢酸洗污泥含有镍、铬、铁等有价资源,将其返回冶炼工序可实现污泥去毒、消纳、资源化利用的目标。酸洗污泥返回炼钢利用的关键是硫酸盐在渣中的稳定性、转化和钢水增硫问题。针对上述问题,采用还原脱硫对酸洗污泥进行预处理,利用差热-热重方法对不锈钢酸洗污泥预还原过程脱硫动力学进行了分析。结果表明,脱硫反应阶段温度为800~1 000℃,低升温速率10℃/min有利于污泥中硫的去除。最概然机理函数为Avrami-Erofeev式,机理符合随机成核和随后生长模型,活化能为492.909 7 kJ/mol。     

不锈钢生产过程中含镍废弃物的综合利用

在不锈钢生产工艺中,炼钢过程产生的除尘灰、热轧产生的氧化铁皮和污泥、冷轧酸洗过程生成的污泥等含镍废弃物,吨钢可达到100kg左右。从保护环境、节约资源角度出发,借鉴国外处理工艺,形成具有自己特色的高温还原综合利用工艺,生产出铬镍铁合金产品,作为不锈钢冶炼的一个重要的金属来源,降低了不锈钢冶炼成本。     

镍、铬粉尘直接还原回收再利用技术研究及应用

详细介绍了不锈钢镍、铬粉尘的特点,消解和冷压球团生产工艺.从热力学角度研究了将不锈钢粉尘返回不锈钢初炼炉的可行性.研究结果表明:在高碳铁水条件下,铁水中的Si和C等元素均可将NiO和Cr2 O3还原.铁水中碳含量越低、铬含量越高,开始还原温度越高.通过优化生产工艺,脱磷转炉中镍铬粉尘的铬收得率为42％,镍的收得率则达到...     

不锈钢切割渣还原回收镍、铬的研究

水下等离子弧切割不锈钢产生的切割渣中含有大量的镍、铬,还原回收渣中的有价金属,不仅保护环境,而且可以充分利用宝贵的金属资源.采用中频感应炉还原不锈钢切割渣,选择性回收其中的镍、铬金属,并研究了工艺参数对还原过程的影响.结果表明:当硅铁和焦炭粉还原剂为4%,还原温度为1 600℃,还原时间为2.5 h时,金属中镍含量大于8%,铬的含量大于15%,金属回收率大于80%.     

Oxycup工艺处理不锈钢粉尘的试验研究

回收不锈钢粉尘中镍、铬资源,实现循环利用,对不锈钢产业可持续发展意义重大,既可实现资源回收利用,又减轻环境污染.本文在对不锈钢粉尘化学组成、物理特性研究基础上,研究富氧竖炉(Oxycup)工艺回收不锈钢粉尘中镍、铬资源的机理及工业试验.该工艺首先将不锈钢粉尘制成含碳块,随后把含碳块加入富氧竖炉冶炼,生产含铬、镍铁水.铬镍铁水可作为原料返回不锈钢冶炼,实现含镍、铬废弃资源的循环利用,并降低不锈钢生产成本.     

高性能不锈钢（8）

耐腐蚀性 高性能不锈钢突出的腐蚀特性不仅归功于它们的高合金含量,而且归功于高含量的铬和其他合金元素相互影响的协调作用。例如,在高铬铁素体不锈钢中,甚至小量的镍也会大大扩大其在还原酸中的钝化程度,随着铬含量的增加,钼耐氯化物点蚀的作用更有效.     

含镍、铬不锈钢尘泥资源化利用探讨

不锈钢生产会产生大量的不锈钢除尘灰和酸洗污泥等含镍、铬固体废弃物,如若处理不当,不仅会导致大量镍、铬等资源的浪费,而且会造成严重的环境污染。目前,含镍、铬不锈钢尘泥资源化利用途径虽然较多,但无论是回收其中有价金属元素,还是生产水泥、陶粒、化工颜料和肥料等资源化利用,都存在一定的局限性。因此,展望未来不锈钢尘泥的资源化利用应以直接返生产工序循环利用为重点研究和发展方向。     

火花放电原子发射光谱法分析不锈钢中铬镍元素精密度和准确度的影响因素探讨

在冶金行业的生产应用中,原子发射光谱仪被广泛应用于钢铁冶炼中。不锈钢冶炼过程中铬、镍元素的快速准确分析可以有效的提高生产效率,降低冶炼成本。实验就火花放电原子发射光谱法分析不锈钢中铬、镍元素的影响因素进行了探讨,研究发现光谱仪排气管堵塞、电极清洁程度、激发台污染、激发台冷却不良、电器元件老化等对铬和镍元素的分析精密度有显著影响,因此在进行样品分析时,要确保排气管路畅通,激发台冷却良好,并在激发前进行电极和激发台的清洁。对电极的距离、使用氩气压力、仪器维护周期、真空度、激发点重叠、样品分析温度等对铬和镍元素的准确度有显著影响,因此在进行样品分析时,要确保仪器真空度和氩气压力的正常稳定,要进行定期的仪器维护,要保证对电极的正确极距,分析样品要确保室温且激发点不得重叠等。而透镜污染程度则对铬和镍元素的影响不显著。在分析过程中,通过控制影响因素,可有效提高铬、镍元素的分析精密度和准确度,从而在提高生产效率的同时有效控制冶炼成本。     

27 MVA矿热炉对不锈钢废弃物的再生利用

叙述了对不锈钢生产时产生的废弃物的利用,因废弃物中含有镍、铬等有用金属氧化物,该氧化物经矿热炉冶炼还原,可生成镍铬铁,供不锈钢生产使用,实现了资源的再生利用最大化。     

Self-reduction Mechanism of Coal Composite Stainless Steel Dust Hot Briquette

To efficiently recycle valuable metals such as chromium and nickel in stainless steel dust,self-reduction experiments were carried out to study the reduction mechanism of metal oxides in coal composite stainless steel dust hot briquette,which is defined as a CCSB here.Self-reduction of CCSB is proceeded by volatile matter and fixed carbon contained within CCSB.Experiments were performed to study the effects of temperature and carbon to oxygen(C/O_(Coal))ratio on self-reduction of CCSB.At 1 400 and 1 450℃,volatile matter in coal used for experiment could take the place of about 40% of fixed carbon in coal.Under the present experimental conditions,reduction product of chromium appears as FeCr_2O_4,Cr_2O_3,Cr_7C_3,and[Cr]in turn during reduction.To evaluate the formation of metal nuggets in self-reduction process of CCSB,metal nuggets containing chromium and nickel were observed in outside of reduction products under various conditions,and thermodynamic equilibrium calculation was carried out for possible products and formation of molten metal by fixed carbon.SEM and EDS analyses were made for metal nugget and slag in reduced product.The results reveal that it is reasonable to achieve the metal nuggets at 1 450 ℃,0.8 of C/OCoalratio and 20 min of reduction time.The nugget formation can indicate one innovative process for comprehensive utilization of stainless steel dust.     

转炉冶炼高铬铁水工艺研究与实践

高炉炼铁加入红土镍矿具有较高的降成本优势,但其中的铬元素进入铁水中,在转炉冶炼过程时出现了化渣困难、脱磷率低、铬回收率低等难题,制约着转炉生产顺行。对转炉冶炼高铬铁水存在问题的分析与生产实践、工艺研究,确定了铁水最佳铬含量为0.18%~0.25%。合理控制转炉终渣成分,Cr2O3含量控制在2%左右,解决了制约转炉吹炼的难题;依据转炉吹炼终点残余铬含量的不同,同步优化了相关运行规定及工艺制度,有效发挥了残余元素的价值,降低了钢中的Si、Mn、V等合金元素含量。     

低镍铁水冶炼1Cr14Mn10NiCuN不锈钢生产工艺优化

通过对1Cr14Mn10NiCuN不锈钢冶炼的几种原料条件和工艺路径对比分析,发现采用低镍高炉铁水为主要原料的工艺流程因铁水成分、温度和洁净度更优而更具竞争力。某厂采用高硅含铬低镍铁水冶炼1Cr14Mn10NiCuN不锈钢,铁水带入铬可节约50铬铁用量约66.7 kg/t(钢),降低成本约400.5元/t(钢),但预处理环节铬的收得率仅为88%,铬损失量折算成50铬铁达到9.1 kg/t(钢),折合人民币约54.6元/t(钢)。工艺优化方案考虑在铁水预处理炉吹氧结束时加入合金熔化炉熔化的铬铁水,利用铬铁水中的硅还原渣中的铬。工艺方案优化后在预处理炉环节将低镍铁水中的铬收得率提高至95%,使生产全流程50铬铁加入量减少约5.3 kg/t(钢),降低成本约31.9元/t(钢)。     

低铬和中铬含钛铁素体不锈钢高温氧化行为

通过对低铬（409L）和中铬（439）含钛铁素体不锈钢在900 ℃下空气中开展恒温氧化试验,获得了两种钢的氧化动力学曲线,并结合EPMA、SEM和XRD等方法对氧化皮的结构进行了分析。结果表明,409L和439氧化动力学曲线均遵从抛物线规律,但409L抛物线速度常数远高于439;409L氧化80 h后氧化层结构由外侧Fe2O3和内侧(Fe,Cr,Mn)3O4复合尖晶石组成;439氧化80 h后氧化层外侧则由Cr2O3和(Cr,Mn)3O4尖晶石组成,内侧为一层SiO2,基体内还伴有钛的内氧化;较高的铬含量能保证TiO2内氧化颗粒稳定存在,而TiO2内氧化颗粒阻止离子迁移,显著降低氧化速度。     

利用冶金尘泥直接还原的试验研究

用高炉瓦斯灰和转炉污泥进行了直接还原试验研究.采用ICP、SEM - EDS对高炉瓦斯灰和转炉污泥进行物性分析表明,高炉瓦斯灰中铁元素以高价铁氧化物的形式存在,碳含量高(27.32％)、颗粒大;转炉污泥中铁元素以金属Fe和浮氏体形式存在,且浮氏体以细小状颗粒均匀弥散分布于其它物相中,两者均含有少量有害Zn元素.直接还原试验结果表明,随还原温度提高及还原时间延长,直接还原球团的全铁含量、脱锌率均增大.在C/O=1.0,还原温度1 220℃以上,还原时间30 min以上时,还原球团的全铁含量均大于71％,锌含量均小于0.05％,脱锌率大于85％.     

含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原试验

 为实现钢铁行业的绿色循环发展,钢铁厂对含锌粉尘和含铬废水的处置利用均应满足环保和资源高效利用等要求。以某钢铁企业的含锌粉尘和含铬尘泥2种固废为例进行碳热还原协同处置研究,采用FactSage热力学软件平衡计算,分析碳热还原过程中的潜在反应和气-液-固相变化;通过模拟转底炉工艺,在实验室进行碳热还原试验,研究不同原料配比和还原温度对碳热还原效果的影响规律,采用XRD和SEM-EDS对反应后金属化球团的物相组成及形貌进行研究;综合热力学分析与试验研究阐明含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原机理。研究结果表明,铁酸锌和铬铁矿可以有效分解为铁氧化物和铬氧化物,随着温度升高,铁氧化物的还原过程遵循逐级还原规律,最终被还原为金属铁;相较于铁氧化物,铬氧化物在更高温度下还原为金属铬。试验结果与热力学计算趋势一致,控制碳热还原时间为60 min,含铬尘泥和含锌粉尘干基质量比为1∶4,还原温度为1 300 ℃,能够达到较佳的还原效果。采用多种固废协同处置方式,不仅可以解决粉尘大量堆积的问题,而且能够提取含锌粉尘和含铬尘泥中有价金属元素,制备成金属化球团;该方法也可为含铬废水无害化处置提供新途径,实现资源化综合利用,提高企业经济效益。     

不锈钢酸洗污泥对烧结黏结相与平衡相的影响

 不锈钢酸洗污泥安全填埋占用土地且难以消除对环境的危害,将酸洗污泥作为烧结配料使用有望回收其中铁、铬、镍等金属,并充分利用其中的熔剂组分,实现酸洗污泥在冶金企业的闭路资源化利用。铁矿粉配加酸洗污泥烧结黏结相强度试验表明,随着酸洗污泥配加比例的增加,黏结相强度先增加后减小,且随着碱度的增加整体减小,当酸洗污泥配加比例为10%时,试样中赤铁矿、磁铁矿质量分数最大,枪晶石质量分数较小,在碱度为1.5时于1 280 ℃焙烧4 min,试样的黏结相强度最大可达15.12 kN。平衡相烧结试验表明,配加酸洗污泥能改善烧结矿质量,铁矿粉配加10%的酸洗污泥,碱度为1.5,1 300 ℃烧结240 min后,烧结矿的矿相组成和微观结构最好,综合性能最佳。     

转炉铬矿熔融还原法冶炼不锈钢母液过程的热力学

针对转炉铬矿熔融还原法冶炼不锈钢母液工艺,利用冶金热力学原理对该过程中涉及的几个重要问题进行了理论分析和计算,为在转炉中用铬矿实现钢的直接合金化的热力学可行性提供了理论依据.得到结论:①铬矿石在熔融还原转炉中是完全可以被还原的;②金属熔体中铬的活度随金属中铬质量分数的增加而增大,温度对金属铬活度的影响较小;③在1500...     

酸洗污泥含碳球团渣铁浴处理过程中硫的分布

 不锈钢硫酸酸洗过程产生大量的酸洗污泥,其成分中含有高含量的CaSO₄以及铁、铬等有价金属。活性炭经过多次吸附会丧失活性,但仍保持还原性能。由酸泥、活性炭混匀并焙烧制成含碳球团,在高炉过程渣铁混出时将该球团掷入渣铁熔池进行还原处理,酸泥中的Fe、Cr被还原后进入铁水,其他物质进入高炉渣,实现酸洗污泥的去毒、消纳和资源化利用的目标。鉴于硫酸酸洗后的污泥中含有大量硫元素,重点探讨以上工艺技术中球团焙烧温度、配碳量及球团在熔炼过程的添加量等因素对硫在各相中分配行为的影响趋势,主要采取热力学理论计算、实验室试验等研究手段。结果表明,球团C/S物质的量比为2、球团焙烧温度为400 ℃时,向渣铁浴熔池中加入1%占比的球团可控制渣铁浴终点铁水硫质量分数w([S_f])为0.010%左右,此时熔渣固硫率可达到50%;球团C/S物质的量比为0.5、球团焙烧温度为400 ℃或800 ℃时,向渣铁浴熔池中加入3%占比的球团,也可降低渣铁浴终点铁水硫质量分数,w([S_f])为0.01%左右,且酸泥中Fe/Cr回收率达88.27%,但熔渣固硫率较低。本研究说明,利用渣铁浴工艺处理酸洗污泥,通过合理调控试验参数,可有效控制终点铁水硫含量至较低水平,达到深脱硫效果,同时Fe/Cr具有较高的回收效率,渣铁浴前后炉渣成分变化极小,不会影响高炉渣安全性及后续利用,具有较高的环境和经济效益。     

钾长石对CO还原铁氧化物过程还原膨胀性的影响

摘要：包钢巴润矿具有粒度细、品位高、价格低廉、适合球团生产等特点,但该矿是一种典型的高碱负荷磁铁矿,其中碱金属含量较高。以揭示含钾脉石对铁氧化物还原膨胀性的影响为出发点,采用分阶段还原法,通过在线检测的方法研究了不同天然钾长石添加量对CO的Fe2O3→Fe3O4,Fe3O4→FeO以及FeO→Fe分阶段还原过程试样的线膨胀率进行了检测,并对各阶段还原产物的物相组成和显微结构采用XRD和SEM进行了分析。结果表明,试样在氧化焙烧过程中,天然钾长石中的钾长石熔化后形成玻璃相,SiO2以石英的形式析出。试样中天然钾长石质量分数从0增加到12%,在Fe2O3→Fe3O4还原阶段,其线性膨胀率从2.19%下降到2.11%,试样在焙烧过程中钾长石形成的渣相对Fe2O3还原膨胀性起到抑制作用;在Fe3O4→FeO还原阶段,其线性膨胀率从-0.51%增加到0.46%,钾长石引起Fe3O4晶格畸变,造成Fe3O4还原膨胀加剧;在FeO→Fe还原阶段,其线性膨胀率从-6.26%增加到-1.68%,天然钾长石中的SiO2与FeO结合形成铁橄榄石对FeO还原过程的铁相收缩起到抑制作用。因此,钾长石主要对CO还原Fe2O3的第Ⅰ和第Ⅱ阶段作用明显,SiO2主要对还原第Ⅲ阶段产生影响。