论文部分内容阅读
近年来，随着我国钢铁工业的快速发展，钢产量逐步增大，钢渣产量也在急剧增多。炼钢过程中产生的转炉钢渣是一种大型的固体废弃物，处理难度要比高炉渣大很多。大量钢渣若不被综合处理利用，土地资源大量被占用的同时，也对水体、大气、土壤造成严重污染，甚至危害到人们的身体健康。旧渣未被处理，新渣继续产生，这个问题已经严重制约了我国乃至全世界钢铁企业的可持续发展，因此钢铁工业固废利用的重点转向了钢渣循环利用处理方向。本论文主要采用微波处理技术对包钢转炉钢渣进行碳热还原，研究了气化脱磷的热力学和动力学以及不同处理条件下对脱磷的影响。本论文从以下三个部分研究：第一部分结合热力学计算软件Factsage6.2，对反应5C+Ca3(PO4)2=3CaO+1/2P4+5CO进行了是否添加SiO2条件下的热力学脱磷反应计算，得出焙烧过程中，在不同压力条件下反应进行的最低开始反应温度和吉布斯自由能，并确定了该反应属于吸热反应，探明了气化脱磷的热力学条件。研究结果表明在微波场加热的方式下，温度设定在1100~1350℃，真空度控制在0.01atm以下，可顺利实现气化脱磷，且为固-固相反应。第二部分在热力学计算基础上，在不同碳当量、保温时间、粒度、温度，真空度的处理条件下对钢渣气化脱磷进行研究。结果表明气化脱磷率，随着温度的升高而增大，一炼钢钢渣压块，真空度为0.01atm条件下，1100℃时气化脱磷率达31%，1350℃时气化脱磷率会升至35.68%；随着碳当量的倍数增加，气化脱磷率先升高，后降低，气化脱磷率存在一峰值，表明存在一最适宜的碳当量倍数；一炼钢钢渣压块，真空度为0.01atm条件下，碳当量为2~3倍时，气化脱磷率较高，约为34%；物料粒度越细，真空度越低，适当延长保温时间，均有利于反应正向进行，提高气化脱磷率。粒度0.075mm以下，3Ceq，温度1300℃，保温30min，分压为0.01atm时包钢转炉一炼钢钢渣的气化脱磷率最高达34.31%。并对包钢转炉二炼钢钢渣采取常压、不压块（其余条件均与一炼钢钢渣相同）进行了对比试验。第三部分在热力学计算的基础上，进行了反应的气化脱磷动力学实验；通过对动力学实验数据分析得出钢渣的气化脱磷反应为二级反应，且其反应活化能为55.516KJ/mol，界面化学反应是气化脱磷的限制性环节。本论文研究结果可为包钢转炉渣实现内部循环利用，实现企业零排放提供理论指导。