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不锈钢除尘灰竖炉碳砖熔融还原试验研究
作者:管理员    发布于:2017-10-26 09:02:18    文字:【】【】【

  表1试验原料化学组成(Wb/°%)名称即3 AOD除尘灰转炉除尘灰焦粉水泥表2原料粒度分布(Wb/%)粒度分布/% AOD除尘灰转炉除尘灰焦粉2.2碳砖制备及试验方法°%,(Fe+Ni)/Cr分别为4、5、6、7,称取物料,外加18°%水,混匀,在8MPa压力下压制成l=25mm,h=50mm的六棱柱不锈除尘灰竖炉碳砖,在20°C±1°C,相对湿度大于95%条件下蒸养3d后,自然干燥。

  首先将高温电炉加热至预定温度,再将六棱柱碳砖置于陶瓷坩埚内在电炉中加热,定时将坩埚和碳砖取出检测重量变化。用扫描电镜(PhilipsXL30)与能谱仪观察分析还原后碳砖结构及成分。由于除尘灰成分复杂以及粘结剂水泥水化等因素影响,本次试验采用失重率表征不锈除尘灰竖炉碳砖还原程度及效果。

  3试验结果及分析3.1温度及(Fe+Ni)/Cr对碳砖失重率的影响前一阶段研究结果表明:碳砖在700C时,铁氧化物还原生成FeO;1000C左右时,还原为Fe.1450°时,铬被碳直接还原。根据热力学可知,镍、铁远优先于铬被还原。镍、铁的还原可能对铬的还原有一定的促进作用;因此,研究(Fe+Ni)/Cr比对铬还原的影响。

  为不同温度处理后碳砖失重率变化情况。在1000°C左右,碳砖失重率迅速增加,碳砖中铁氧化物被迅速还原。(Fe+Ni)/Cr对碳砖还原影响不大,温度对碳砖的还原影响较大。试验过程中发现,1300°C1400C时碳砖有明显收缩,但仍保持六棱柱形状。这对改善竖炉透气性非常有利。

  不同温度保温30mm碳砖的失重率处1500C碳砖失重率与时间的关系由可知,1500°C条件下,碳砖20min内基本完全还原。在高温及配碳过量条件下,传热条件是碳砖还原的限制性环节,碳砖体积越大,传热效果越差,完全还原所需时间越长。

  3.21500°C碳砖还原后显微结构分析为2与4碳砖1500°CX20min显微结构图片。从可以看出,1500C处理后,碳砖内部有大量金属颗粒在气孔边缘生成。其中,2碳砖金属颗粒相对较少,且颗粒边缘相对粗糙。这是由于2中铬含量较高,生成的铬铁微粒熔点较高造成的。

  各微区能谱分析结果,见表3.2碳砖中金属颗粒的Cr含量达17.52%;4碳砖中金属颗粒的Cr含量达12.21%;均接近各碳砖完全还原后理论铬铁的铬含量。2与4碳砖中渣中均无Cr元素存在,4渣中存在少量的Fe元素。由此可知,1500C保温20min后,碳砖中金属几乎全部还原,铬全部还原进入金属颗粒。碳砖中(Fe+Ni)/Cr对还原度影响不大,与以上分析结果吻合。

  1500°CX20min还原后碳砖显微结构亮白色一金属铬铁;浅灰色一渣相;深黑色一孔洞表3中碳砖微区能谱分析数据(b/%)微区3.3焦粉粒度对碳砖还原的影响显示了碳砖1500°C还原后配加不同粒度焦粉的碳砖失重率变化情况。由可知,在80200目范围内,焦粉粒度对碳砖还原无显著影响。

  这是由于在还原初期,球团内没有足够的CO,还原剂碳与铁及镍氧化物直接接触直接还原。碳砖还原传热是限制线环节,反应初始阶段直接还原起主导作用。还原后期,随还原产物的生成,还原剂碳不能与氧化物接触,且扩散通过固态产物层十分困难,碳砖内部开始发生碳气化反应。⑶作为还原剂,还原受扩散控制。

  1500C时不同焦粉粒度与(Fe+Ni)/Cr为7的碳砖失重率的关系4结论AOD除尘灰中铁主要以磁赤铁矿形式存在,镍元素主要以(Ni1.25Fe1.85O4)镍铁复合氧化物存在。

  铬元素主要以(Mg,Fe)O.(Cr,Al)23硬铬尖晶石形式存在。转炉除尘灰中铁元素主要以磁铁矿与赤铁矿,以及少量的镁铁铝复合尖晶石形式存在。

  碳砖迅速还原温度为1000C,13001400C时剧烈收缩,但仍基本保持六棱柱状。

  在高温(1500C)条件下,不锈钢除尘灰竖炉碳砖在20mm左右还原完全。碳砖处于半熔融状态;铬几乎全部还原,与铁镍在气孔边缘形成金属颗粒,适当提高气孔率有利于碳砖的还原。

  焦粉粒度在80200目范围内对碳砖还原影响较小。

脚注信息
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