利用低品位、高含碳冶金塵泥制備金屬化球團研究.pdf

1、高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥是冶煉工序中產(chǎn)生量較大的冶金塵泥,其含有Fe、C等有用成分,因此回收利用高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥對解決鋼鐵企業(yè)資源短缺、降低外購礦石成本具有重要意義。目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)對于冶金塵泥的利用效率并不高,一般都是將其配入燒結(jié)原料或者通過選礦處理提高其品位等方法進行利用,但這些方法并不能解決冶金塵泥中有害元素循環(huán)富集的問題。本文在參考國內(nèi)外處理冶金塵泥的研究成果上,根據(jù)所用高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥品位低、含碳高的特點,采用含碳球團還原

2、脫鋅得到冶金性能良好的金屬化球團。
　　 本文首先對高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥的基本物化性質(zhì)進行了分析,研究結(jié)果表明,高爐瓦斯灰含碳量高,但全鐵品位比轉(zhuǎn)爐污泥低,兩者均含少量有害元素Zn;高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥的堆密度比較小,均＜1.5 g/m3,粒度均以＞0.15mm為主,但高爐瓦斯灰的粒度細于轉(zhuǎn)爐污泥;高爐瓦斯灰中鐵元素以高價鐵氧化物形式存在,固定C以大顆粒形式分布,轉(zhuǎn)爐污泥中鐵元素以Fe和FeO的形式存在,FeO分布均勻彌散,尺寸

3、細小,有害元素鋅以ZnFe2O4存在于CaO、MgO組成的混合物相中。
　　 含碳球團的還原過程動力學研究表明,反應(yīng)物的內(nèi)擴散為冶金塵泥含碳球團還原過程的限制性環(huán)節(jié)。含碳球團還原初期以碳氣化反應(yīng)為限制性環(huán)節(jié)的動力學方程為1n[1-f(t)]=-19842.87e-151.306/RTt,還原后期的以反應(yīng)物內(nèi)擴散為限制性環(huán)節(jié)的動力學方程為1-2f(t)/3-(1-f(t)2/3=1887.86e-151.938/RTt。
　

4、　 其次,對冶金塵泥壓塊實驗進行了研究,分析了不同粘結(jié)劑種類和用量、不同原料配比、成型壓力及配水量對壓塊成型的影響,進一步優(yōu)化了工藝參數(shù),同時采用掃描電鏡和反射偏光顯微鏡對生球內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了微觀分析。結(jié)果表明,以膨潤土為粘結(jié)劑的球團的強度不理想,而以甲基纖維素為粘結(jié)劑的球團強度滿足球團要求,選取的最佳成型參數(shù)為:甲基纖維素用量0.3％,配水量10%,成型壓力75KN。分別以膨潤土和甲基纖維素為粘結(jié)劑的生球內(nèi)部物相間孔隙較大,組織較松散

5、,這就容易造成生球強度低,但由于甲基纖維素自身遇水水解后粘結(jié)性強,使以甲基纖維素為粘結(jié)劑的生球強度高。
　　 最后,分析了不同的還原溫度、還原時間和配碳比對生球還原效果的影響,使用掃描電鏡對金屬化球團的內(nèi)部礦相結(jié)構(gòu)進行了研究。結(jié)果表明,還原溫度對金屬化球團的金屬化率、去鋅率及抗壓強度影響顯著。隨著還原溫度的提高,還原時間的延長及C/O的降低,球團內(nèi)部金屬鐵相越來越多,連晶程度越好,金屬化率和抗壓強度高。在C/O=1.0時,當還原