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不锈钢粉尘制备Fe-Cr-Ni-Mn系黑色陶瓷颜料

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硅酸盐学报 2022年第6期50卷 1557-1565页

作者：李治桥张翔马国军郑顶立刘孟珂王强武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室武汉430081

不锈钢粉尘中所富含的过渡金属元素,如Fe、Cr、Ni和Mn,可用于制备黑色陶瓷颜料,从而实现不锈钢粉尘的无害化、资源化利用,并可为无钴黑色陶瓷颜料的开发提供新途径。根据Fe-Cr-Ni-Mn系黑色颜料的呈色机理,在不锈钢粉尘中添加适量化学试... 详细信息

不锈钢粉尘中所富含的过渡金属元素,如Fe、Cr、Ni和Mn,可用于制备黑色陶瓷颜料,从而实现不锈钢粉尘的无害化、资源化利用,并可为无钴黑色陶瓷颜料的开发提供新途径。根据Fe-Cr-Ni-Mn系黑色颜料的呈色机理,在不锈钢粉尘中添加适量化学试剂Fe_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)、MnO和NiO,调节上述组分在混合物料中摩尔比为6:1:1:1。研究了不同工艺条件下所烧制黑色陶瓷颜料色度值的变化规律,并对颜料的呈色机理进行探讨。结果表明:烧制温度过高或保温时间过长都将导致含Cr尖晶石相分解,从而对颜料的呈色性能造成不利影响;颜料最佳烧制工艺为烧制温度1175℃、保温30 min、采用随炉冷却方式,所制备颜料的L^(*)值、a^(*)值和b^(*)值分别为37.20、0.13与0.02,其所含主要物相为Fe_(2)O_(3)与复合尖晶石相;颜料对可见光各波段的吸光度基本一致,禁带宽度为0.88 eV,呈纯正黑色,同时颜料颗粒细小、粒径分布均匀、分散性好,尖晶石相平均晶粒尺寸为26.795 nm,且颜料在20~1100℃范围内显示出优异的热稳定性;将颜料应用于制备的陶瓷呈色效果良好,上述结果表明,所制备黑色陶瓷颜料具备优异的着色能力和应用潜力。

关键词：不锈钢粉尘黑色陶瓷颜料过渡金属元素尖晶石

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不锈钢粉尘碳热还原渣高效粉化分离

钢铁 2023年第12期58卷 156-164页

作者：刘培军储满生柳政根闫瑞军唐珏东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 东北大学低碳钢铁前沿技术研究院辽宁沈阳110819 辽宁省低碳钢铁前沿技术工程研究中心辽宁沈阳110819 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 低碳钢铁前沿技术教育部工程研究中心辽宁沈阳110819

不锈钢粉尘是钢铁冶炼过程产生的典型二次固废,其含有大量的有价金属铁、铬和镍的氧化物,具有较高的回收利用价值。碳热还原法是一种高效冶炼金属矿物的火法工艺,使用碳热还原法处理不锈钢粉尘过程中,还原渣发生的粉化反应及冷却后的粉... 详细信息

不锈钢粉尘是钢铁冶炼过程产生的典型二次固废,其含有大量的有价金属铁、铬和镍的氧化物,具有较高的回收利用价值。碳热还原法是一种高效冶炼金属矿物的火法工艺,使用碳热还原法处理不锈钢粉尘过程中,还原渣发生的粉化反应及冷却后的粉化效果会影响还原渣体系的理化性能,影响还原产物渣和金属的分离效果。通过高温试验研究了粉化控制过程工艺参数保温温度、保温时间和降温速率对还原渣粉化效果的影响。试验结果表明,不锈钢粉尘碳热还原-粉化控制后获得的还原渣自粉化率及自粉化渣的质量分数随着保温温度的升高呈现先增加后降低的趋势;还原渣自粉化率及自粉化渣的质量分数随着保温时间的增加呈现逐渐增长的趋势;还原渣自粉化率及自粉化渣的质量分数随着降温速率的降低呈现逐渐增长的趋势。在还原温度为1 450℃、升温速率为10℃/min、还原时间为20 min、碳氧比为0.8、控制保温温度为1 100℃、保温时间为15 min、降温速率为15℃/min的条件下,还原渣的自粉化率达到95.26%,自粉化渣的质量分数达到91.36%。在不锈钢粉尘碳热还原的过程中,还原渣中Ca2SiO4的生成反应极易进行,在不锈钢粉尘粉化控制过程中,温度低于1 100℃时,还原渣中基本没有Ca2SiO4生成,温度高于1 100℃时,Ca2SiO4的生成反应快速进行,促进了还原渣的自粉化率和自粉化渣的质量分数,在保证充足的还原条件下,有效提升还原产物渣和金属的分离效果,获得了高金属回收率和高品质合金颗粒。

关键词：不锈钢粉尘碳热还原自粉化渣固废回收利用硅酸二钙

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不锈钢粉尘冷态固结球团强度提升优化研究

炼钢 2024年第1期40卷 75-80页

作者：霍向涛杨志强李昊堃仪桂兰史永林张梅北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室冶金与生态工程学院北京100083 首钢技术研究院北京100043 太原钢铁(集团)有限责任公司技术中心山西太原030003

2022年不锈钢粗钢年产量达到3197.50万t,生产每吨不锈钢粗钢就会产生18~33 kg粉尘。粉尘中包含大量的铁元素,约占其20%~53%,还含有铬和镍等重金属元素,具有很大的回收价值。以不锈钢粉尘为原料制备了冶金球团,系统研究了水分含量、成型... 详细信息

2022年不锈钢粗钢年产量达到3197.50万t,生产每吨不锈钢粗钢就会产生18~33 kg粉尘。粉尘中包含大量的铁元素,约占其20%~53%,还含有铬和镍等重金属元素,具有很大的回收价值。以不锈钢粉尘为原料制备了冶金球团,系统研究了水分含量、成型压力、粘结剂种类和粘结剂添加量对不锈钢粉尘球团强度的影响。试验发现当水分添加量为8%、采用5%的蔗糖作为粘结剂、在20 MPa的成型压力下,所得球团的湿球落下强度为5.6次/0.5 m、干球落下强度为12.7次/2 m、干球抗压强度达到了3314 N,均超过了炼钢用尘泥团块的行业标准要求。

关键词：不锈钢粉尘球团粘结剂落下强度抗压强度

不锈钢粉尘中FeCr_(2)O_(4)还原过程分解行为研究

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有色金属（冶炼部分） 2021年第4期 14-21页

作者：齐素慈李建朝许继芳河北工业职业技术学院材料工程系石家庄050091 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200072 苏州大学沙钢钢铁学院江苏苏州215137

不锈钢粉尘还原过程中FeCr_(2)O_(4)分解对Cr的分离回收影响显著。对气体和固体碳还原FeCr_(2)O_(4)的热力学过程和分解特征进行研究,探讨Cr在还原过程中存在形式和还原分离条件。结果表明,CO气体和H_(2)在标准状态下不能还原FeCr_(2)O_... 详细信息

不锈钢粉尘还原过程中FeCr_(2)O_(4)分解对Cr的分离回收影响显著。对气体和固体碳还原FeCr_(2)O_(4)的热力学过程和分解特征进行研究,探讨Cr在还原过程中存在形式和还原分离条件。结果表明,CO气体和H_(2)在标准状态下不能还原FeCr_(2)O_(4),固体碳能将FeCr_(2)O_(4)还原为铬氧化物和铁氧化物,甚至还原成金属Cr和Fe。提高温度和降低体系总压可促进反应进行。温度1 000~1 200℃,配碳量为β=0.25~0.5时,还原产物主要为Cr_(2)O_(3)+Fe;温度>1 250℃,配碳量β>1.0时,还原产物主要为Cr+Fe;900℃时体系总压在0.01~0.001MPa还原产物主要为Cr_(2)O_(3)+Fe,低于0.5kPa时还原产物主要为Cr+Fe。

关键词：不锈钢粉尘 FeCr_(2)O_(4) 还原反应分解行为固体碳

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不锈钢粉尘碳热还原产物金属颗粒形貌和尺寸

材料与冶金学报 2021年第1期20卷 9-16页

作者：陈孝琦郑立春何淑雅姜周华谷洁美东北大学冶金学院沈阳110819 东北大学沈抚工业技术研究院沈抚改革创新示范区113122

为促进不锈钢粉尘资源化利用,本文提出碳热还原不锈钢粉尘制备高附加值球形超细金属粉末的新思路.为此,本文系统研究了1350℃下不锈钢粉尘碳热还原产物金属颗粒的微观结构、形貌和尺寸,以及配碳比对其的影响.配碳比从0.9经1.0增加到1.1... 详细信息

为促进不锈钢粉尘资源化利用,本文提出碳热还原不锈钢粉尘制备高附加值球形超细金属粉末的新思路.为此,本文系统研究了1350℃下不锈钢粉尘碳热还原产物金属颗粒的微观结构、形貌和尺寸,以及配碳比对其的影响.配碳比从0.9经1.0增加到1.1时,还原失重率变化不明显,Fe-Cr-C金属颗粒球形度有轻微提高,金属颗粒尺寸显著细化后又粗化.粗大金属颗粒(直径约20μm以上)内包含一次和二次M7C3碳化物析出相,其球形度和圆润度均较差.细小金属颗粒(直径约20μm以下)内仅包含二次M_(7)C_(3)碳化物析出相,其球形度和圆润度均较好.热力学计算表明金属颗粒中碳含量(质量分数)超过4.85%时将析出一次M_(7)C_(3)碳化物.一次M_(7)C_(3)碳化物析出相及不锈钢粉尘还原后残留的高熔点、低变形性残渣恶化了金属颗粒球形度和圆润度.

关键词：不锈钢粉尘碳热还原金属颗粒微观结构

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不锈钢粉尘的物理化学特性分析

钢铁研究学报 2017年第2期29卷 105-110页

作者：赵海泉齐渊洪史永林钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003

不锈钢粉尘是一种产生量大、粒度细小、杂质含量高、极具回收利用价值的二次资源。为了开发不锈钢粉尘高效利用工艺,采用化学分析、XRD、扫描电镜等方法,对EAF和AOD不锈钢除粉尘的化学成分、粒度、物相组成、Cr^(6+)浸出及微观形貌进行... 详细信息

不锈钢粉尘是一种产生量大、粒度细小、杂质含量高、极具回收利用价值的二次资源。为了开发不锈钢粉尘高效利用工艺,采用化学分析、XRD、扫描电镜等方法,对EAF和AOD不锈钢除粉尘的化学成分、粒度、物相组成、Cr^(6+)浸出及微观形貌进行了研究。结果表明,不锈钢粉尘中Ni、Cr、Fe含量较高,且均以氧化物形式存在;粉尘中的主要物相有铬铁尖晶石、磁铁矿、钙镁橄榄石、石英及石灰等;粉尘中的Cr^(6+)含量极少,低于国家危险废弃物的限制要求,但高于饮用水国家标准。

关键词：不锈钢粉尘 EAF AOD 铬微观结构

不锈钢粉尘气体还原过程中Fe_(2)NiO_(4)的分解行为研究

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有色金属（冶炼部分） 2021年第5期 17-24页

作者：李建朝齐素慈许继芳河北工业职业技术学院智能制造学院石家庄050091 苏州大学沙钢钢铁学院江苏苏州215137

研究CO和H2气体还原Fe2NiO4的热力学过程和分解特征,探讨气体组成和温度对Fe2NiO4分解行为和还原产物的影响。结果表明,CO和H2气体能够将Fe2NiO4还原为镍氧化物和铁氧化物,以及铁氧化物逐级还原,甚至直接还原成金属Ni和Fe;CO-H2混合气... 详细信息

研究CO和H2气体还原Fe2NiO4的热力学过程和分解特征,探讨气体组成和温度对Fe2NiO4分解行为和还原产物的影响。结果表明,CO和H2气体能够将Fe2NiO4还原为镍氧化物和铁氧化物,以及铁氧化物逐级还原,甚至直接还原成金属Ni和Fe;CO-H2混合气体还原Fe2NiO4过程失重率随混合气体中H2含量和温度发生明显变化,当温度820℃时,H2的还原能力比CO强,失重率随混合气体中H2含量的增加而逐渐增大;若将Fe2NiO4完全还原为金属Ni和Fe,所需混合气体量至少为理论值的4倍。

关键词： Fe_(2)NiO_(4) 不锈钢粉尘还原反应气体还原分解行为

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不锈钢粉尘磁选-还原实验研究

过程工程学报 2013年第3期13卷 424-429页

作者：李心林刘旭隆李文才陈法涛李义李秋菊洪新上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室上海200072

在分析不锈钢电弧炉冶炼粉尘物化性质的基础上,探索了磁选还原工艺降低不锈钢粉尘中Ca,Mg,O等杂质含量的可能性.结果表明,采用磁选还原磁选工艺处理不锈钢粉尘,磁性物质产率为37.39%,TFe品位达53.66%,主要杂质CaO和MgO总量为11.61%,添... 详细信息

在分析不锈钢电弧炉冶炼粉尘物化性质的基础上,探索了磁选还原工艺降低不锈钢粉尘中Ca,Mg,O等杂质含量的可能性.结果表明,采用磁选还原磁选工艺处理不锈钢粉尘,磁性物质产率为37.39%,TFe品位达53.66%,主要杂质CaO和MgO总量为11.61%,添加一定量Fe粉和Cu粉后可作为铁基粉末冶金摩擦材料的原料.综合考虑磁性物质产率、TFe品位和脱钙效果,合适的磁场强度范围为60～90mT.

关键词：不锈钢粉尘磁选还原脱钙粉末冶金摩擦材料

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不锈钢粉尘化学组成及其Cr、Ni存在形态

过程工程学报 2011年第5期11卷 786-793页

作者：魏芬绒张延玲魏文洁杨小刚北京科技大学生态与循环冶金教育部重点实验室北京100083

采用化学分析及ICP,XRF,XRD,SEM-EDS,FESEM等系统地分析了太钢、宝钢不锈钢粉尘的化学成分、物相组成及形貌特征等,并利用FactSage热力学软件计算了不同条件下Cr-Fe-C-O,Ni-Fe-C-O等体系的优势区图,结合不锈钢冶炼条件,理论上证明Cr和N... 详细信息

采用化学分析及ICP,XRF,XRD,SEM-EDS,FESEM等系统地分析了太钢、宝钢不锈钢粉尘的化学成分、物相组成及形貌特征等,并利用FactSage热力学软件计算了不同条件下Cr-Fe-C-O,Ni-Fe-C-O等体系的优势区图,结合不锈钢冶炼条件,理论上证明Cr和Ni在不锈钢粉尘中分别以FeCr2O4和Fe2NiO4形式存在.热力学计算结果表明,对于常见的4种还原剂(C粉、FeSi和SiC、铁液中[C]),FeCr2O4中的Cr较Cr2O3中更易被还原,且1500℃以下各还原剂还原能力为:FeSi>SiC>铁液中[C]>C粉;而1500℃以上为铁液中[C]>FeSi>C粉>SiC.对于Ni的还原,以FeSi和SiC为还原剂时,Fe2NiO4会优先于NiO被还原;而当采用C粉或铁液中[C]作为还原剂时,NiO优先Fe2NiO4被还原.初步探讨了以Fe基合金形式分离回收不锈钢粉尘中的Cr和Ni资源的工艺思路的可行性.

关键词：不锈钢粉尘化学组成存在形态还原分离条件