配加转炉污泥制备氧化球团的研究

摘要

转炉污泥的综合利用始终是钢铁工业面临的重大课题。氧化球团法处理转炉污泥作为新利用途径具有广阔的发展前景。研究氧化球团法处理转炉污泥的工艺及相关理论对于推动此项技术在钢铁企业的推广应用具有重要的理论及实际意义。 本文研究了转炉污泥的基本性能及其对铁精矿造球性能的影响、对配加转炉污泥生球的干燥、预热制度进行了优化研究，利用XRD、SEM、EDX和矿相显微技术探索了污泥球团的高温焙烧固结机理，考察了转炉污泥对球团各性能的影响，并对其机理进行了分析研究。 通过污泥球团造球工艺的研究得到本试验条件下生球制备时膨润土及转炉污泥的适宜配比为：膨润土1.5wt％，转炉污泥7wt％。 污泥球团干燥、预热制度优化研究表明：干燥、预热制度只对污泥球团抗压强度和低温还原粉化影响较大，而对污泥球团的其它性能影响较小。综合分析确定的最佳干燥预热制度为：干燥温度580℃、干燥时间40min、预热温度850℃、预热时间20min。 转炉污泥能够加速铁精矿的氧化速度，能够引起球团最终物相的变化，钙铁橄榄石是仅存于污泥球团中的物相；污泥球团同基准球团随高温固结表现出的共同点包括，主要反应皆为铁氧化物的氧化，皆产生磁铁矿衍射峰偏移的现象，铁精矿的氧化反应皆在1000℃结束，最终物相皆存在游离石英。 转炉污泥能增强球团抗压强度。主要原因是添加转炉污泥后，孔隙率下降使微观抗压强度增加；除Fe2O3微晶键与再结晶固结方式外，污泥球团的粘结相钙铁橄榄石的单体抗压强度远高于基准球团的Fe2SiO4与其共熔混合物形成的玻璃质粘结相；污泥球团传热界面同氧化界面推进速度一致，未出现剥壳分层现象。 转炉污泥改善了球团矿的还原性能。其主要原因是转炉污泥粒度细，表面能大，能够促进铁精矿的氧化反应，提高了球团矿的氧化度；转炉污泥含14wt％的CaO，提高了球团矿的碱度，使球团矿的粘结相及孔隙结构发生了变化。污泥球团赤铁矿含量较基准球团高，内外结构均匀；基准球团内外结构差异大，表层结构致密，不利于还原气体进入球团内部。基准球团同污泥球团的固相反应层厚度相近，但基准球团孔隙壁被极难还原的Fe2SiO4与其共熔混合物形成的玻璃质粘结相包裹，污泥球团的固相反应层是稍易还原的钙铁橄榄石，未形成包裹。 污泥球团和基准球团的低温还原粉化指数相差不大。转炉污泥使还原膨胀率增大。转炉污泥提高了球团的软化开始温度、熔融温度、滴落温度。污泥球团在大多数条件下比基准球团的熔化区间窄，有利于高炉中气流运动，改善炉料透气性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1铁矿球团法在当今钢铁生产中的地位

1.2转炉污泥的基本性质及资源状况

1.2.1转炉污泥的来源

1.2.2转炉污泥的物化性质及物相分析

1.2.3转炉污泥的资源状况

1.3国内外转炉污泥的应用研究现状

1.3.1常规法处理转炉污泥

1.3.2高附加值法处理转炉污泥

1.4转炉污泥处理方法的评价

1.5课题研究的目的和意义

第二章原料性能及研究方法

2.1原料性能

2.2研究方法

2.2.1试验流程

2.2.2试验及检测方法

第三章 配加转炉污泥制备竖炉氧化球团的研究

3.1转炉污泥配比对生球质量的影响

3.2膨润土配比对污泥生球质量的影响

3.3润磨工艺对生球质量的影响

3.4干燥、预热制度研究

3.4.1干燥、预热制度对污泥球团抗压强度的影响

3.4.2干燥、预热制度对污泥球团矿还原性能的影响

3.4.3干燥、预热制度对污泥球团矿还原膨胀率的影响

3.4.4干燥、预热制度对污泥球团矿低温还原粉化性能的影响

3.4.5干燥、预热制度对污泥球团矿高温软熔性能的影响

3.5污泥球团与基准球团性能对比研究

3.5.1污泥球团与基准球团抗压强度对比研究

3.5.2污泥球团与基准球团还原性能对比研究

3.5.3污泥球团与基准球团还原膨胀性能对比研究

3.5.4污泥球团与基准球团低温还原粉化性能对比研究

3.5.5污泥球团与基准球团高温软熔性能对比研究

3.6本章小结

第四章污泥球团机理研究

4.1污泥球团高温固结机理

4.2转炉污泥改善球团矿抗压强度的机理研究

4.2.1基准球团与污泥球团主要固相扩散反应的差异

4.2.2基准球团与污泥球团的微观结构对比

4.3转炉污泥改善球团矿还原性能的机理研究

4.4污泥球团低温还原粉化机理研究

4.5转炉污泥增大球团矿还原膨胀率的机理研究

4.6转炉污泥改善球团矿高温软熔性能的机理研究

4.7本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果