高炉细灰冷压成形块火法去锌的研究

摘要

我国作为当今世界钢铁产量第一大国，按现阶段钢铁生产工艺水平，每年会产生几千万吨的高炉细灰。当细灰中的锌含量大于1%时，不能直接返回烧结利用。我国的高炉细灰属于中锌粉尘，细灰中锌含量一般都大于1%，不进行脱锌处理，只能选择堆放或生产水泥、固化处理填埋等方式，造成资源的浪费和环境的污染。迫于环保和资源紧缺的压力，钢铁厂高炉灰既经济又环保的处理引起大家高度的重视。研究中通过激光粒度分析、SEM、TEM、EDS对细灰的粒度、形貌、微区成分进行分析；用XRF结合碳硫红外分析测定细灰组分；用XRD对细灰原相组成进行分析，并进行初步的定量；以DSC-TG对细灰及添加粘结剂后的细灰分析，通过加热过程中的热量及重量变化分析不同温度下的物理、化学变化；参照我国球团矿生产指标，进行不同条件下的压块；用XRD分析压块高温焙烧物相。
　　本研究针对某钢铁厂的高炉细灰，分析了高炉细灰的化学成分及粒度分布，细灰含锌量9.41%，平均粒径61.127μm，不能直接返回，必须进行脱锌处理。细灰颗粒是由许多天然颗粒及高温反应产物熔融交联在一起的，不宜直接采用选矿富集方法。Fe、Zn以 Fe2O3、ZnFe2O4、Fe3O4、ZnO的物相存在。综合考虑细灰各种处理方式，结合细灰中碳量高的特点，采用冷压成形、高温焙烧生产金属化球团的方法处理此高炉细灰。对细灰热重分析，纯细灰的加热转变温度在940.92℃，细灰中加入 CaCO3，在889.44℃分解产生 CO2，促进了碳气化反应，利于金属氧化物的还原，同时确定了压块最低焙烧温度。细灰的冷压成形实验，鉴于生产马铃薯淀粉时产生的马铃薯薯渣未能高效利用，污染环境，以马铃薯全粉作为有机粘结剂。以不同配比的 CaO和马铃薯全粉配制复合粘结剂。采用单一因子变量法，研究了水分、压力、CaO、马铃薯全粉四个因子对湿压块、干压块落下强度和抗压强度的影响。综合考虑压块质量和生产成本，当水分10%，压力15 MPa，CaO7%，马铃薯全粉9%，所得湿压块、干压块的落下强度、抗压强度最佳。湿压块的平均落下强度、抗压强度为30次个-1、1055 Ncm-2；干压块的平均落下强度、抗压强度为53次个-1、1219.3 Ncm-2。压块强度满足工业球团矿生产要求。高温焙烧实验，研究了焙烧温度、焙烧时间、冷却气氛这三个因素对焙烧后压块质量的影响。压块的焙烧工艺为：N2保护下焙烧温度1150℃，焙烧时间40 min，并在 N2气氛下冷却。压块的失重率、脱锌率、金属化率的平均值分别为失重率ηG=41.1%，脱锌率ηZn=70.85%，金属化率M=97.5%。

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附表索引

第1章 绪论

1.1 高炉细灰简介

1.2 高炉细灰的主要处理技术

1.3 高炉细灰冷压成形常用黏结剂

1.4 高炉细灰的测试分析方法

1.5 课题的研究背景、内容与目的

第2章 实验方案及粉末冷压成形简介

2.1 实验主要设备、试剂

2.2 实验方案及流程

2.3 矿粉冷压成形的原理

2.4 冷压块性能要求及强度检测方法

第3章 高炉细灰的物化性能

3.1 高炉细灰的形貌及组成

3.2 铁、铁化合物的性质

3.3 锌、锌化合物的性质

3.4 高炉细灰还原的热力学分析

3.5小结

第4章 复合粘结剂冷压块实验

4.1 粘结剂选择

4.2 冷压块工艺流程及主要设备

4.3 冷压成形过程中压块强度的影响因素

4.4 小结

第5章 高炉细灰压块的高温焙烧实验

5.1 细灰压块的还原机理

5.2 研究的内容

5.3小结

第6章 结论与建议

参考文献

致谢

附录：攻读硕士期间发表的论文