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          燃燒系統:電弧爐煉鋼粉塵的固化處理【國利熱能】

           
           
          日期:2017年03月25日  來源:沈陽國利熱能(www.bathspaac.net)
           
           
          核心提示:  電弧爐煉鋼粉塵的固化處理彭兵,張傳福,彭及(中南工業大學冶金科學與工程系,湖南長沙粘土混合后經高溫固化處理可將重金屬元素包裹,以免在堆放時重金屬被雨水或地下水浸出而污染水源。采用粘土作為固化添加劑

            電弧爐煉鋼粉塵的固化處理彭兵,張傳福,彭及(中南工業大學冶金科學與工程系,湖南長沙粘土混合后經高溫固化處理可將重金屬元素包裹,以免在堆放時重金屬被雨水或地下水浸出而污染水源。采用粘土作為固化添加劑較為經濟,經實驗研究電孤爐粉塵與粘土質量混料比選擇1:1,固化加熱溫度可降低至1 200C,固化處理后的粉塵達環保標準,填埋棄置不會對環境造成污染。并采用TGA,DTA和FTIR對固化產物進行熱分析,可為固化產物的進一步開發利用提供熱分析依據。

            國外電弧爐煉鋼發展十分迅速,預計21世紀將達到鋼產量的50%以上,尤其對不銹鋼和特種鋼的生產,電弧爐具有明顯的優勢。電弧爐煉鋼產出裝爐量1%~2%的粉塵,粉塵中除含鐵外,還含有鉛、鋅、鎘、鉻和鎳等重金屬元素丨11.美國環保局(EPA)對電弧爐粉塵進行了毒性浸出試驗(TCLP),鉛、鎘和鉻等不能通過環保法標準,因此將該塵分類為有害廢物,在國外被禁止以傳統的方式填埋棄置。電弧爐粉塵與粘土均勻混合后經高溫固化處理,重金屬可被粘土中其它物質包裹使其穩定,從而使粉塵中的重金屬元素不易被浸出而污染環境丨2~4.Huggins(金屬氧化物)的熔化溫度可降低到1200C以下,且金屬氧化物在熔體中的含量可達40%~50%,這為降低固化處理溫度提供了依據。Beall161報道52%SiO2-15%AkO3-MeO(Fe,CaMg等其它金屬氧化物)易熔和形成玻璃,經再加熱后可獲得細小的玻璃陶瓷材料,這可為固化后的產物找到未來市場。本研究中,采用易于獲得的普通粘土作為固化劑以滿足生產實際的需要。通過控制電弧爐粉塵與粘土的混料比和實驗尋找最低固化溫度,以降低電弧爐粉塵固化生產成本并為固化工藝提供參數。對固化產物進行浸出試驗,檢測固化結果是否滿足環保要求。利用固化產物生產玻璃或陶瓷要求加熱時穩定、不發生化學反應。實驗研究對固化產物進行熱分析,可為固化產物的利用提供熱分析依據。

            1原料和方法電弧爐煉鋼中,粉塵經布袋收集。粉塵中含有Fe,CdCrNiSiC,MnMg,Pb和Zn.本研究中使用粉塵的化學成分見表1,X射線衍射分析顯示鐵以Fe2O3、鉻以CiO、鎳以NiO的形式存在(見),粉塵的物相結構和含量列于表2,粉塵形態見。

            實驗使用的粘土,主要化學成分見表3.表1實驗用電孤爐粉塵的化學成分w/表2實驗用電弧爐粉塵的物相成分表3粘土的主要化學成分彭兵(1956―),男,中南工業大學講師,博士研究生。

            2.2固化和浸出試驗采用回轉窯進行實驗與將來的實際應用較為接近,但在生產實際中可將電加熱改為燃氣或燃油。固化結果見比較和可見,電弧爐粉塵中的重金屬氧化物由單純氧化物轉變為復合型氧化物,產物形態也發生了變化(見)從而可有效防電弧爐粉塵與粘土均勻混合后,在室溫下干燥3d混合料為平均10mm的小團塊。采用電爐加熱混合料檢測軟化溫度,確定混料比和固化溫度。固化實驗在電熱回轉窯中進行,回轉窯轉速控制為1.5r/min,混合料在高溫區停留約35min,米用K型熱電偶插入窯內檢測和控制加熱溫度。固化后進行浸出性能和穩定性檢驗。浸出試驗采用pH=5. 0的弱醋酸溶液并配入適當醋酸鈉以穩定過程的pH值,在室溫下浸泡24h后采用ICP分析浸出液成分并與EPA標準對比。固化產物穩定性的檢測采用TGA和DTA,并采用FTIR檢測氣相成分的改變。

            2實驗結果2.1軟化溫度與混料比選擇bookmark6實驗中發現,粉塵的熔化溫度很高,常壓空氣中軟化溫度高達1600C以上。這樣的過高溫度,不利于經濟固化,但粘土中的氧化硅和氧化鋁可與粉塵中氧化物作用降低軟化溫度,結果見。由可見,粉塵為混合料50%時軟化溫度最低約1 180C因此,選擇混料比為1:1(質量分數)固化溫度為表4浸出液ICP分析結果元素EPA標準ICP結果元素EPA標準ICP結果止被浸出而污染環境。浸出結果證實了這一事實(見表4但ICP不宜分析Hg和Se)。由表4可見達到環保標準。

            23固化產物穩定性進行檢驗,結果見和。TGA曲線顯示固化產物十分穩定,加熱至1 000C失重僅0. 3%DTA曲線顯示在加熱過程中沒有明顯的反應發生。FTIR探測到微量的H2和C2它們來自存放時與空氣的接觸。這一結果顯示固化產物可滿足玻璃和陶瓷生產對原料化學穩定性的要求。

            固化產物熱重和熱差分析結論a電弧爐粉塵與普通粘土混合加熱固化是一經濟實用的方法,固化結果可達環保要求。

            為降低固化加熱溫度,電弧爐粉塵與粘土的混料比選擇1:1(質量分數)為宜,固化加熱溫度為1200固化設備可采用回轉窯。

            熱分析結果顯示固化產物穩定,可滿足玻璃和陶瓷生產對原料化學穩定性的要求。

           

           
             
           
           
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