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1、.word可编辑.第32卷 第3期河北理工大学学报(自然科学版Vol132 No132010年8月JournalofHebeiPolytechnicUniversity(NaturalScienceEditionAug.2010文章编号:167420262(20100320038205钢渣在微波场中还原脱磷的工艺吕 岩1,张 猛2,陈 津2,艾立群1,1(11河北理工大学冶金与能源学院,河北唐山,063009;21关键词:转炉钢渣;微波加热工艺;还原;摘 要:在1100~1400℃,。结果表明,,钢渣在微波场中经碳还原可得到直径为10~202C、温度以及保温时间之间的关系。在低温条,脱磷率
2、平均可达到85%。:TF70316 文献标志码:A0 引言我国作为钢材生产和消费大国,炼钢工序作为钢铁生产不可缺少的环节,钢渣的产生不可避免。近年来,我国钢渣和铁渣的堆置达3亿多吨,钢渣占钢铁工业固体废物的12109%。在冶金工业生产中,排放的主要固体废弃物是高炉渣和转炉渣。其中高炉渣是利用技术最成熟的工业废渣,而转炉渣的回收利用相对差很多,对钢渣利用比较好的国家主要有美国、德国和日本,利用率均达到95%以上。而我国在2002年调查中钢渣利用率仅为36%,与国外先进国家相比,在钢铁渣综合利用方面还有较大差距。.专业.专注..word可编辑.而用于建筑、道路、水泥是钢渣综合利用的主要途径,但
3、高含量的铁氧化物亦是无益组分且造成铁资源浪费。烧结、转炉配加钢渣都存在磷富集问题,钢铁厂循环利用钢渣量受到限制。从环境保护与资源充分利用角度出发,需要开发将钢渣中磷去除并富集,回收渣中铁锰等金属的利用技术。微波是一种电磁波,波长范围没有明确的界限,一般是指分米波、厘米波和毫米波三个波段,也就是波长从1mm到1m左右,频率范围从300MHz到300GHz,由于微波的频率很高,所以亦称为超高频电磁波。与常规的依靠传导、对流的加热方法不同,微波加热是依靠介质材料在微波场中的极化损耗产生的整体加热,热量产生于材料内部而非来自外部加热源。这种“内加热作用[1]”使加热更快速、更均匀,无温度梯度,无滞
4、后效应。微波技术在加热高电介质耗损原料方面[2]是一种简单而有效的方法,在冶金还原领域有着广阔的应用前景。相较于传统加热还原工艺需要较高的温度和损耗,具有体积性加热[2]、选择性加热、非接触性加热、即时性等加热特性的微波场在较低温度下能够提供更多的热量。因为通过渣料表面点位与微波能的强烈作用,物料表面点位选择性被很快加热至很高温度。铁氧化物是一种高微波响应材料,而且如果Fe3+/(Fe2++Fe3+的比率[3]在一个合适的范围内,钢渣能得到有效加热,碳质微粒物质具有良好的微波吸收特性,有利于迅速加热原料。.专业.专注..word可编辑.实验具体研究不同条件下微波加热碳还原转炉钢渣中铁氧化物
5、、磷的还原动力学和磷在气、渣、铁中的分配行为,为转炉渣在资源化提供应用基础研究支撑。收稿日期:2009211230基金项目:河北省自然科学基金资助项目(e20080003941 实验装置与方法111 实验装置微波加热装置采用工业箱式微波加热炉[4],如图1所示。主要技术指标为:(1微波加热物料质量范围(2最大微波加热功率20kW;(3物料在炉内静态放置,位置上下可调;(4物料进行加热时,原则上可在保护气氛下进行;(5物料的出料温度不高于300℃;(6在静态条件下,可以进行热重实验图1 微波冶金试验炉结构示意图.专业.专注..word可编辑.图2 坩埚与料柱图 实验在2145GHz,10k
6、W微波加热炉中进行,温度检测采用带屏蔽套热电偶插入坩埚内测温,温度由函数记录仪记录。处理时间20~40分钟。坩埚采用高铝砖,常压下进行。实验用坩埚及料柱尺寸如图2所示。112 实验原料钢渣采用唐钢二炼钢厂普碳钢转炉钢渣,为未处理新渣。破碎到2mm2100目,钢渣加入量为1kg。经分析,其化学成分如表1。113 实验方法由于实验是在开放体系中进行的,考虑到空气可能对炉内还原气氛的影响,本次实验拟采用较高碳当量。本文所用的转炉渣对应的一个碳当量为130gC/1000g钢渣。此处一个当量的碳表示把转炉渣中的铁、锰、磷等的氧化物全部还原为单质所需的碳的总质量。将原料预混均匀后加入微波炉,开始计时和
7、升温,达到预设时间和温度后停止。每次处理后分离渣和铁,分别分析其化学成分,计算脱磷率和金属还原率。表1 唐钢转炉钢渣主要化学成分MgOSiO2Al2O3MnOP2O5SFeOCaOR8151181793149118621090109622127461412147无烟煤粉采用高平赵庄三号无烟煤粉(WY3,成分分析见表2:表2 无烟煤粉主要化学成分煤种.专业.专注..word可编辑.FCdAdVdSs,dMadGR11IWY
