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在电炉炼钢过程中,会产生大量的电炉粉尘,每生产一吨钢大约产生10~20kg的粉尘,约占炉料的1%~2%。多数钢铁厂简单地将粉尘丢弃处理。电炉粉尘露天堆放时,在酸雨的作用下,重金属元素会渗入地下水,危害动植物以及人类的生存环境。然而电炉粉尘中的铁、锌元素含量较高,具有较高的回收利用价值。随着资源的日益紧张以及人类对环保意识的逐步提高,有必要对电炉粉尘中的有价金属元素回收再资源化利用。
本文针对电炉粉尘中铁锌分离、回收金属锌的可行性进行了热力学和动力学分析。结果表明,在标准状态下,ZnFe2O4,FeO和ZnO被C还原的起始温度分别为848K,978K和1218K。当T=1180K时,锌的蒸气压为一个标准大气压,实验温度高于1218K时,锌被还原出来后,迅速气化并挥发出来得以回收。电炉粉尘的还原分为前后两个阶段,在前期,反应发生在金属氧化物与炭的直接接触界面,控速环节为界面化学反应控速;在后期,反应依靠CO穿透产物层,再与电炉粉尘发生还原反应,控速环节为扩散控速。
同时,还研究了成球压力、配水量、配炭量和粘结剂对球团强度的影响;进一步研究了焙烧温度、焙烧时间、不同C/O比对锌提取率的影响。结果表明:当C/O=1.2,焙烧温度1100℃,还原时间10min,焙烧后可以得到金属化率为84.95%的球团,并且收集到金属锌,基本实现了锌铁分离、电炉粉尘的综合利用。