对于金属利用低品位、高含碳冶金尘泥制备金属化球团

摘要：高炉瓦斯灰和转炉污泥是冶炼工序中产生量较大的冶金尘泥，其含有Fe、C等有用成分，由此回收利用高炉瓦斯灰和转炉污泥对解决钢铁企业资源短缺、降低外购矿石成本具有重要作用。目前国内钢铁企业对于冶金尘泥的利用效率并不高，一般都是将其配入烧结原料或者通过选矿处理提升其品位等策略进行利用，但这些策略并不能解决冶金尘泥中有害元素循环富集的不足。本论文在参考国内外处理冶金尘泥的探讨成果上，根据所用高炉瓦斯灰和转炉污泥品位低、含碳高的特点，采取含碳球团还原脱锌得到冶金性能良好的金属化球团。本论文首先对高炉瓦斯灰和转炉污泥的基本物化性质进行了浅析，探讨结果表明，高炉瓦斯灰含碳量高，但全铁品位比转炉污泥低，两者均含少量有害元素Zn；高炉瓦斯灰和转炉污泥的堆密度比较小，均1.5g/m~3,粒度均以0.15mm为主，但高炉瓦斯灰的粒度细于转炉污泥；高炉瓦斯灰中铁元素以高价铁氧化物形式有着，固定C以大颗粒形式分布，转炉污泥中铁元素以Fe和FeO的形式有着，FeO分布均匀弥散，尺寸细小，有害元素锌以ZnFe2O4有着于CaO、MgO组成的混合物相中。含碳球团的还原历程动力学探讨表明，反应物的内扩散为冶金尘泥含碳球团还原历程的限制性环节。含碳球团还原初期以碳气化反应为限制性环节的动力学方程为ln[1-f(t)]=-19842.87e-151.306/RTt,还原后期的以反应物内扩散为限制性环节的动力学方程为1-2f(t)/3-(1-f(t))2/3=1887.86e-151.938/RTt。其次，对冶金尘泥压块实验进行了探讨，浅析了不同粘结剂种类和用量、不同原料配比、成型压力及配水量对压块成型的影响，进一步优化了工艺参数，同时采取扫描电镜和反射偏光显微镜对生球内部结构进行了微观浅析。结果表明，以膨润土为粘结剂的球团的强度不理想，而以纤维素为粘结剂的球团强度满足球团要求，选取的最佳成型参数为：纤维素用量0.3%，配水量10%，成型压力75KN。分别以膨润土和纤维素为粘结剂的生球内部物相间孔隙较大，组织较松散，这就容易造成生球强度低，但由于纤维素自身遇水水解后粘结性强，使以纤维素为粘结剂的生球强度高。最后，浅析了不同的还原温度、还原时间和配碳比对生球还原效果的影响，利用扫描电镜对金属化球团的内部矿相结构进行了探讨。结果表明，还原温度对金属化球团的金属化率、去锌率及抗压强度影响显著。随着还原温度的提升，还原时间的延长及C/O的降低，球团内部金属铁相越来越多，连晶程度越好，金属化率和抗压强度高。在C/O=1.0时，当还原温度1220℃以上，还原时间30min以上时，球团的全铁含量均大于70%,金属化率达到88%以上，锌含量均小于0.05%，脱锌率均大于90%，抗压强度300N/球。关键词：冶金尘泥论文金属化球团论文还原动力学论文成型论文金属化论文

摘要4-5

Abstract5-9

第一章 文献综述9-19

1.1 前言9

1.2 冶金尘泥的来源及利用途径9-13

1.2.1 冶金尘泥的来源及性质9-10

1.2.2 冶金尘泥的利用途径10-13

1.3 金属化球团技术13-17

1.3.1 金属化球团概述13-14

1.3.2 金属化球团制备工艺14-17

1.4 本论文探讨目的及内容17-19

1.4.1 冶金尘泥的基本物化性质探讨17-18

1.4.2 含碳球团还原历程探讨18

1.4.3 冶金尘泥压块实验探讨18

1.4.4 尘泥球团金属化及脱锌实验探讨18-19

第二章 冶金尘泥的基本物化性质探讨19-24

2.1 冶金尘泥的化学组成19

2.2 冶金尘泥物化性质19-20

2.2.1 堆密度19-20

2.2.2 粒度分布20

2.3 冶金尘泥矿相结构20-22

2.3.1 冶金尘泥的 XRD 浅析21

2.3.2 冶金尘泥的 SEM/EDS 浅析21-22

2.4 本章小结22-24

第三章 冶金尘泥压块实验探讨24-38

3.1 压制成型的基本原理24-26

3.1.1 尘泥粉末压制历程[49]24

3.1.2 压制历程受力情况24-26

3.2 实验案例及流程26-29

3.2.1 实验原料预处理26

3.2.2 实验所用的粘结剂26-27

3.2.3 压块配料27

3.2.4 压块实验设备27-28

3.2.5 实验流程28-29

3.2.6 压块成型的考察指标29

3.3 实验结果浅析29-36

3.3.1 粘结剂种类及用量对生球强度的影响29-32

3.3.2 配碳比对生球强度的影响32-33

3.3.3 成型压力对生球强度的影响33-35

3.3.4 配水量对生球强度的影响35-36

3.4 本章小结36-38

第四章 尘泥球团金属化及脱锌实验探讨38-51

4.1 金属化球团的还原及脱锌原理38-40

4.1.1 球团金属化还原原理38-40

4.1.2 火法脱锌的基础论述40

4.2 实验原料及设备40-41

4.3 实验流程及案例41-43

4.3.1 实验流程41

4.3.2 实验案例41-42

4.3.3 还原效果的检测和计算策略42-43

4.4 实验结果与浅析43-48

4.4.1 还原条件对球团金属化率的影响43-44

4.4.2 还原条件对球团脱锌率的影响44-46

4.4.3 还原条件对球团抗压强度的影响46-48

4.5 金属化球团的矿相结构浅析48-50

4.6 本章小结50-51

第五章 含碳球团还原历程探讨51-63

5.1 含碳球团还原历程浅析51-61

5.1.1 还原动力学模型51-52

5.1.2 含碳球团动力学模型公式推导52-55

5.1.3 实验设备及策略55-56

5.1.4 实验结果与浅析56-61

5.2 本章小结61-63

第六章 结论63-65