不锈钢厂烟尘中铬及其他元素的分布规律

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1、万方数据第10卷增刊I2010年4月过程工程学报TheChineseJournalofProcessEngineeringV01．10Sup#．No．1Apr．2010不锈钢厂烟尘中铬及其他元素的分布规律马国军，范巍，徐之浩，薛正良，王炜，苏伟厚(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉430081)摘要：采用SEM—EDS、XRD和XPS等技术对不锈钢厂烟尘中铬及其他元素的分布进行了研究．结果表明，在不同粒径的不锈钢厂烟尘中Si02，A1203，CaO和MgO含量均随粒径的增大而增加，其他组分如MnO，ZnO，NiO，Cr20，和Fe203

2、含量随粒径的增大而减小．对烟尘的表面元素分布分析表明烟尘表面主要是由O，Fe，zn，cl和si等元素组成，原子百分比浓度分别为65．2％，4．46％，5．15％，8．8％和16．39％，但烟尘表面没有检测到Cr的存在．关键词：烟尘；铬；不锈钢；电弧炉；AOD炉中图分类号：X757文献标识码：A文章编号：1009-606X(2010)S1-0068-051前言近年来，我国不锈钢生产呈迅速增长趋势，2008年我国不锈钢粗钢产量已达到694．3万t，居世界第一【11．据统计，每生产1t不锈钢大约可产生18～33kg烟尘[21．在这类烟尘中，含有大量的重金属元素，如铬、铅、

3、锌等．尤其是铬，常以金属铬、二价、三价和六价存在．其中二价铬和金属铬的毒性很小，而适量的i价铬是维持人体新陈代谢所必须的营养元素；但六价铬却有剧毒，不仅对人的消化道和皮肤有刺激性，且易在肝、胃及内分泌腺中积聚，造成中毒[3】．1976年美国环境保护局(EPA)已将电弧炉烟尘列为代号为K061的有毒固体废弃物．因此，电弧炉烟尘必须经过无害化处理或者回收利用，目前回收烟尘的主要方法有火法冶金工艺，湿法冶金工艺以及上述两种工艺的混合使用，但以火法冶金工艺为主【4】．然而，这些工艺既消耗大量的能源，又会产生一定的二次污染，所以从源头上减少烟尘的产生就具有特殊意义．对于不锈钢

4、厂烟尘而言，毒性主要来源于六价铬，主要可供回收的金属也是铬和镍，因此弄清含铬相的生成机理并采取措施减少其排放对环境保护和资源利用都具有意义，而研究铬在烟尘中的分布规律对了解其生成机理至关重要．目前国内外对冶金粉尘中元素分布研究以总体含量分析为主，不利于了解不同烟尘颗粒的形貌、元素分布、表面富集及浓度变化等．已有的对冶金粉尘中表面元素分布的研究表明其表面的Fe含量高达27．9％，其他元素如Cr，V，Ni，Cu，As，Pb，Zn和Mn等含量在1．2“．8％之间【51．此外，对上海市钢铁工业烟尘颗粒物中不同元素的分布以及元素平均含量随粒径大小的变化研究发现粉尘颗粒的主要成

5、分也为Fe和O，颗粒物中Fe，Cr和Mn等元素分布均匀，K和Ca富集在颗粒物表面，且大部分重金属元素(如Cu，Cr，Ni'Zn，Pb)聚集在易于被人体吸收和吸入的小颗粒中【61．VanCraen等【7】利用二次离子质谱仪对比利时产生的电炉粉尘表面元素分布情况分析发现Na，P，S，C1，Mn，Co，Cu，Zn，K和Cr出现表面富集现象，且大部分表面富集元素以氯化物和硫酸盐的形式存在，呈现出高的浸出特性，据此推断表面元素富集机理是由于元素的挥发和沉积．但对不锈钢厂烟尘中铬及其他元素的分布少有报道．本研究旨在弄清铬及其他元素在不锈钢厂烟尘中的分布规律，即研究其在烟尘中不同

6、颗粒粒径、烟尘表面及不同颗粒上的分布情况，为揭示烟尘中含铬物相的形成机理提供参考．2实验2．1样品及粒度分布分析不锈钢厂EAF烟尘和AOD炉烟尘样品分别取自国内A、B两个不锈钢厂的布袋除尘器出口处．分别采用EAFD．A、EAFD．B和AODD．B来表示不同的烟尘样品．采用湿法对烟尘样品筛分，设备为ZD．250A型超声波振动筛．筛分时，加入适量水，将样品筛分成>40岫'30^40鹏10～30pm，5-10lam,<5lam等5个不同粒径，然后放入110℃烘箱内约8h烘干后称重．2．2微观结构不锈钢厂烟尘的微观结构采用带能谱仪的扫描电镜(PHILIPSXL30TMP)进

7、行观察．制样前，先将烟尘样品置于110℃烘箱内2h以去除水分，然后将部分粉末放置于导电胶带上，轻轻按压，吹掉松散的颗粒，喷金收稿日期：2009-08～21，修回日期：2009—11-21基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50804037)作者简介：马国军(1975-)，男，湖北省天门市人，博士，副教授，主要研究方向为冶金资源综合利用，E-mail：lml@wust．tNhLG'IL万方数据增刊l马国军等：不锈钢厂烟尘中铬及其它元素的分布规律69后观察．2．3物相及化学成分分析X。PertPROMPD型X射线衍射仪用来分析烟尘的物相组成，实验条件为CuK编