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目前国内对于含锌粉尘的处理还主要采用废弃堆放或配入烧结的方式进行。堆放处理含锌粉尘不但占用大量土地,还会造成严重的环境污染;烧结过程难以有效脱除锌元素,将含锌粉尘配入烧结,最终又加剧了锌元素在高炉内的循环。
本文以国丰1780m3高炉为基础,研究了烧结-高炉系统的锌平衡;高炉除尘灰各种物理、化学性质;高温焙烧处理除尘灰的基本研究以及相关动力学分析等。
国丰烧结-高炉系统锌平衡的研究结果表明,烧结系统中89.00%的锌是由高炉除尘灰带入;高炉的锌负荷达到854g/tHM,其中67.54%的锌是由烧结矿带入,高炉中的锌元素主要由高炉除尘灰带出高炉。由此可见,对于高炉粉尘的脱锌处理是降低高炉锌负荷,减轻高炉锌害的关键所在。
为了科学合理的利用高炉除尘灰,本文研究了高炉除尘灰化学成分、物相组成、粒度及比表面积、熔化性能和含锌颗粒微观富集形貌等性质,弄清了高炉除尘灰的物理、化学性质,为后续高温焙烧处理提供了依据。
本文研究了采用高温还原焙烧方法处理高炉含锌粉尘的相关问题。针对高炉除尘灰的基本性质,采用了高炉粉尘配加铁精矿和煤粉,造球后高温焙烧的路线。通过预实验确定重力灰、布袋灰、铁精矿的比例为1:1:8。设计正交实验,考察了焙烧温度、焙烧时间、球团碱度、外配煤量和煤种五因素对球团脱锌率和金属化率的影响,确定了最佳工艺参数。
对高温焙烧实验中得到的最优工艺参数下球团进行了动力学研究。选用气-固反应收缩核模型研究含锌粉尘球团脱锌。动力学的研究结果表明,球团中锌的还原挥发符合一级反应关系,气体的扩散成为还原过程中的限制性环节,计算的反应活化能为246.74 kJ/mol。