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钢铁企业含锌尘泥回转窑处置设计原理及工业实践

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烧结球团 2024年第2期49卷 115-122页

作者：赵婷张飞虎赵立华雷杰魏汝飞龙红明湖南中冶长天节能环保技术有限公司湖南长沙410205 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

钢铁企业产生的含锌尘泥主要是高炉、转炉、电炉除尘系统收集的除尘灰或湿式除尘产生的污泥,该含锌尘泥含有大量的锌元素等杂质,直接返回钢铁冶炼流程会影响高炉等设备的正常运行并造成锌资源浪费。回转窑工艺因成熟稳定、投资及运行成... 详细信息

钢铁企业产生的含锌尘泥主要是高炉、转炉、电炉除尘系统收集的除尘灰或湿式除尘产生的污泥,该含锌尘泥含有大量的锌元素等杂质,直接返回钢铁冶炼流程会影响高炉等设备的正常运行并造成锌资源浪费。回转窑工艺因成熟稳定、投资及运行成本低、原料适应性强,已成为处置含锌尘泥的主流工艺。随着“固废不出厂”等理念的深入推进,含锌尘泥回转窑处置技术也将在钢铁企业中得到广泛的应用。本文主要介绍某钢铁企业1.5×10^(5)t/a含锌尘泥回转窑处置生产线的设计原理、工艺流程和实际运行情况。该生产线设计采用具有“低碳、稳定、协同、智能、环保”的新型回转窑处置技术,有效解决了回转窑易结圈问题、智能控制水平较高、原料的适用性广泛,且具有工序能源消耗低、锌回收率高、窑渣铁金属化率高等特点,可实现含锌尘泥的资源化综合利用。项目投产后,运行稳定,生产指标达到或超过设计要求,取得了良好的经济效益。

关键词：钢铁企业含锌尘泥回转窑设计原理工业实践

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含锌尘泥中锌的浸出行为及动力学

中国有色金属学报 2018年第8期28卷 1688-1696页

作者：张晋霞邹玄牛福生华北理工大学矿业工程学院唐山063009 华北理工大学河北省矿业开发与安全重点实验室唐山063009

采用单因素浸出试验对含锌尘泥中锌的浸出动力学进行研究,并探讨硫酸浓度、液固比、搅拌速度、反应温度等因素对锌浸出率的影响。结果表明:在硫酸浓度为0.5 mol/L,液固比为6:1(mL:g),搅拌速度为300 r/min,反应时间40 min的条件下,锌的... 详细信息

采用单因素浸出试验对含锌尘泥中锌的浸出动力学进行研究,并探讨硫酸浓度、液固比、搅拌速度、反应温度等因素对锌浸出率的影响。结果表明:在硫酸浓度为0.5 mol/L,液固比为6:1(mL:g),搅拌速度为300 r/min,反应时间40 min的条件下,锌的最终浸出率达到96.30%;含锌冶金尘泥在硫酸体系中锌的浸出过程符合n=0.16的Avrami动力学模型,浸出反应表观活化能为10 k J/mol,表明整个浸出过程受边界层扩散控制。采用SEM、XRD及EDS表征含锌尘泥原料以及浸出渣的结构和形貌,结果表明绝大部分锌被浸出,而铁、硅、碳等元素则被留在浸出渣中。

关键词：含锌尘泥锌酸浸浸出动力学

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含锌尘泥火法挥发的次氧化锌制备硫酸锌研究

烧结球团 2023年第3期48卷 14-19,98页

作者：朱子康刘国栋骆桂远陈伟伟刘众梅如烟安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

为了实现含锌尘泥的高值化利用,本文以含锌尘泥火法处理挥发得到的次氧化锌为原料,开展了硫酸浸出次氧化锌制备硫酸锌的研究。结果表明:在硫酸质量分数为22.42%、浸出时间为20 min、液固比为2.5∶1、搅拌速度为300 r/min的条件下,滤渣... 详细信息

为了实现含锌尘泥的高值化利用,本文以含锌尘泥火法处理挥发得到的次氧化锌为原料,开展了硫酸浸出次氧化锌制备硫酸锌的研究。结果表明:在硫酸质量分数为22.42%、浸出时间为20 min、液固比为2.5∶1、搅拌速度为300 r/min的条件下,滤渣中Zn质量分数由61.17%降低至2.61%,Pb质量分数由5.86%提高至34.24%,硫酸锌溶液中Zn离子质量浓度高达243.01 g/L,Pb离子质量浓度降低至1.50 g/L;试验得到的硫酸锌溶液在结晶温度为20℃,结晶时间为60 min条件下,得到纯度大于99%的硫酸锌产品,且该产品满足饲料添加剂硫酸锌的质量标准。

关键词：含锌尘泥火法次氧化锌硫酸浸出硫酸锌

含锌尘泥制备α-Fe2O3@ZnFe2O4复合微球的形貌调控及其光催化活性研究

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含锌尘泥制备α-Fe2O3@ZnFe2O4复合微球的形貌调控及其光催化活性...

作者：杨浩安徽工业大学

学位级别：硕士

以高炉含锌除尘灰和轧钢污泥混配的复配含锌尘泥为原料,经硫酸酸解得到铁锌摩尔比接近4:1的酸解液,系统考察了基于酸解液构筑α-FeO/ZnFeO过程中产物形貌的演化及其机制。以基于尘泥酸解液体系合成具有粗糙表面的微球状产物为目标,初步... 详细信息

以高炉含锌除尘灰和轧钢污泥混配的复配含锌尘泥为原料,经硫酸酸解得到铁锌摩尔比接近4:1的酸解液,系统考察了基于酸解液构筑α-FeO/ZnFeO过程中产物形貌的演化及其机制。以基于尘泥酸解液体系合成具有粗糙表面的微球状产物为目标,初步探明了产物形貌的调控方法,最终制备出了具有花菜状形貌的α-FeO/ZnFeO异质结复合微球,并对其光电化学特性和光催化活性进行了研究。分别采用水热法、溶剂热法和恒温回流均相沉淀法,对合成产物的形貌演化及其调控方法进行了较系统的研究。首先,在化学试剂体系中考察了α-FeO/ZnFeO复合物的合成方法及产物的形貌演化和调控方法,对工艺进行调整和优化,发现乙二醇对产物形貌具有一定的调控作用,并明确了恒温回流均相沉淀法是适合调控α-FeO/ZnFeO微观形貌的合成方法;在此基础上,采用恒温回流均相沉淀法,通过对反应温度、反应时间、乙二醇用量等工艺参数的调控,以含锌尘泥酸解液为起始反应物制备出具有花菜状微观形貌的α-FeO/ZnFeO异质结复合微球。回流反应温度110℃、回流时间8 h得到的前驱物,经700℃煅烧2 h得到花菜状复合微球。采用XRF、TG-DTA、XRD、SEM、HRTEM、XPS等分析了α-FeO/ZnFeO微球的组成、结构、形貌和离子价态等,结果表明:产物由α-FeO和ZnFeO两相构成,铁锌比接近4:1;微球的粒径约1.3～1.8μm,球的表面由100～200 nm的小球组成,小球表面又由直径约10～20nm的纳米粒子组成,整体形貌似花菜状。HRTEM分析结果表明,微球表面是由α-FeO和ZnFeO组合而成的异质结结构。根据实验结果,含锌尘泥构筑的α-FeO/ZnFeO微球的形貌结构形成机制可诠释如下:在恒温回流体系中,尿素缓慢水解使溶液的p H值逐渐升高,Fe离子、Zn离子依据溶度积原理先后沉淀;EG首先调控Fe离子以前驱物的形式沉淀为微球(核),随着回流时间的延长p H值升高,Zn离子和剩余Fe离子共沉淀于核表面(壳),形成以Fe前驱物为核、Fe、Zn混合前驱物为壳的类核壳结构前驱物,经煅烧之后得到以α-FeO为核、α-FeO-ZnFeO为壳的类核壳结构的α-FeO/ZnFeO异质结微球。以亚甲基蓝(MB)为底物,通过光催化降解实验对基于含锌尘泥制备的产物的光催化活性进行了评价,讨论了回流反应时间对产物光催化活性的影响。结果表明,回流时间8 h时所得试样的光催化效果最佳,光照4 h的MB降解率达到96.33%,其对MB的降解过程属于HO协同的类Photo-Fenton催化反应。循环光催化测试结果显示,在光催化降解3 h的情况下,第四次循环的MB降解率仅比第一次衰减2.26%,说明所制备产物具有良好的光化学稳定性。光电化学测试结果表明,相较于回流0.5 h、4 h、16 h所得产物,回流8 h产物的光电流密度最高,载流子输运阻抗最小,说明其对光生载流子的分离效率较高,光催化活性最好。同时,对相同条件下基于化学试剂体系制备的试样进行了对比研究,结果发现,在回流反应8 h的情况下,酸解液所得试样的光电化学性能优于化学试剂所得产物,可归因于含锌尘泥酸解液中多种有价离子和离子基团对产物形貌和结构的有益调控作用。

关键词：含锌尘泥资源循环湿化学法 α-Fe2O3-ZnFe2O4 形貌光催化

复合黏结剂提高含锌尘泥团块干燥热稳定性能研究

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烧结球团 2022年第3期47卷 73-82页

作者：朱德庆侯明洲杨聪聪潘建郭正启中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083

针对国内某钢铁厂含锌尘泥还原脱锌工艺过程中团块成球率低、干团块强度差、返料比高、黏结剂成本高等问题,本文开发了一种新型复合黏结剂FHB,并考察了黏结剂类型、用量、混合料水分及成型压力对含锌尘泥生团块和干团块性能的影响,同时... 详细信息

针对国内某钢铁厂含锌尘泥还原脱锌工艺过程中团块成球率低、干团块强度差、返料比高、黏结剂成本高等问题,本文开发了一种新型复合黏结剂FHB,并考察了黏结剂类型、用量、混合料水分及成型压力对含锌尘泥生团块和干团块性能的影响,同时对生团块动态干燥性能进行了对比分析。结果表明:在成型压力为20 MPa、黏结剂添加量为3.3%及混合料水分为14%的条件下,添加复合黏结剂FHB生团块性能与采用单一有机黏结剂YJB时相近,但生团块干燥性能、热稳定性大幅度提高,粉化率大幅度降低,从单一添加剂的18%降低至2.10%,可在保证还原脱锌工艺顺行的同时,降低运行成本。

关键词：含锌尘泥压团黏结剂脱锌

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响应曲面法优化含锌尘泥选择性浸出工艺

矿产综合利用 2021年第2期 146-151页

作者：信晓飞张晋霞冯洪均河北省地矿局第二地质大队河北唐山063000 华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

本文利用稀硫酸作为浸出剂,进行了从含锌尘泥中选择性浸出实验研究。采用SEM、XRD及EDS表征含锌尘泥原料以及浸出渣的结构和形貌,揭示锌选择性浸出行为。根据Box-Behnken实验设计原理,采用响应曲面法建立硫酸浓度、浸出时间、液固比及... 详细信息

本文利用稀硫酸作为浸出剂,进行了从含锌尘泥中选择性浸出实验研究。采用SEM、XRD及EDS表征含锌尘泥原料以及浸出渣的结构和形貌,揭示锌选择性浸出行为。根据Box-Behnken实验设计原理,采用响应曲面法建立硫酸浓度、浸出时间、液固比及三者之间交互作用对锌浸出率影响的多元回归方程,对实验结果进行了ANOVA分析。在硫酸浓度为0.42 mol/L,液固比为7:1、浸出时间为25.29 min,此条件下模型预测锌的浸出率达到95.58%。

关键词：含锌尘泥浸出响应曲面法

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钢厂含锌尘泥锌铁火法分离研究

烧结球团 2021年第5期46卷 86-92,98页

作者：王子宏阮志勇墙蔷代梦博李美亮春铁军广西柳州钢铁集团有限公司广西柳州545002 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002

含锌尘泥是钢铁生产过程产生的主要固废,为了更好地对其进行综合利用,本文分别模拟回转窑工艺、转底炉工艺和Oxycup■工艺对某钢铁企业含锌尘泥进行火法分离研究。结果表明,3种工艺均可以有效实现含锌尘泥中的锌铁分离。回转窑工艺得到... 详细信息

含锌尘泥是钢铁生产过程产生的主要固废,为了更好地对其进行综合利用,本文分别模拟回转窑工艺、转底炉工艺和Oxycup■工艺对某钢铁企业含锌尘泥进行火法分离研究。结果表明,3种工艺均可以有效实现含锌尘泥中的锌铁分离。回转窑工艺得到的焙烧矿经过磁选分离,可得到铁品位高达86.31%,铁回收率为90.37%,含锌量为0.09%的磁选精矿;转底炉工艺可得到铁品位为56.71%,金属化率96.13%,含Zn量为0.07%的焙烧产品;Oxycup■工艺可得含铁量为94.25%的金属铁粒。

关键词：含锌尘泥火法分离回转窑转底炉 Oxycup■

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钢铁企业含锌尘泥资源化利用途径分析评价

环境工程 2010年第4期28卷 83-87页

作者：郭玉华张春霞樊波殷瑞钰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

通过分析锌元素进入钢铁制造流程的渠道,明确了钢铁企业含锌尘泥的来源与循环路径。根据含锌尘泥的循环途径,综合分析比较国内外含锌尘泥的不同利用方式和工艺——改变循环路径、物理选矿法、火法工艺以及湿法工艺。本着钢铁工业与锌冶... 详细信息

通过分析锌元素进入钢铁制造流程的渠道,明确了钢铁企业含锌尘泥的来源与循环路径。根据含锌尘泥的循环途径,综合分析比较国内外含锌尘泥的不同利用方式和工艺——改变循环路径、物理选矿法、火法工艺以及湿法工艺。本着钢铁工业与锌冶炼之间形成工业化生态链的思路,提出了钢铁企业含锌尘泥的处理原则和资源化利用模式。

关键词：锌含锌尘泥资源化利用工业生态链

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复合粘结剂改善含锌尘泥团块性能的研究

复合粘结剂改善含锌尘泥团块性能的研究

作者：侯明洲中南大学

学位级别：硕士

2021年我国粗钢产量达到10.33亿吨,含锌尘泥的产出量约为3000万吨,其处理难度大。国内处理含锌尘泥主要采用转底炉直接还原工艺,存在成球率低、干团块强度差、返料比高、粘结剂成本高等问题。为了解决上述问题,本研究拟开发一种新型复... 详细信息

2021年我国粗钢产量达到10.33亿吨,含锌尘泥的产出量约为3000万吨,其处理难度大。国内处理含锌尘泥主要采用转底炉直接还原工艺,存在成球率低、干团块强度差、返料比高、粘结剂成本高等问题。为了解决上述问题,本研究拟开发一种新型复合粘结剂,以期改善团块性能,提高生团块热稳定性,降低粉化率,提高金属化产品强度,从而保证还原脱锌工艺顺行,降低运行成本。本文以钢铁生产过程中产生的出铁场灰、高炉二次灰、电炉灰、LT灰、OG泥等含锌尘泥为原料,进行了原料预处理—压团—直接还原工艺优化研究,揭示了复合粘结剂提高团块高温性能机理;研究了含锌尘泥团块直接还原动力学、直接还原脱锌动力学、直接还原机理及还原特性。本研究主要结论如下:工艺矿物学研究表明:出铁厂灰主要的含铁物相为磁铁矿,并含有少量的赤铁矿。高炉二次灰组成复杂,主要物相为赤铁矿,纤锌矿。电炉灰主要含铁物相为磁铁矿,还含有少量氧化锌。LT灰含铁物相比较丰富,包括磁铁矿、磁铁矿、金属铁,还含有部分的氧化锌。OG泥物相主要包括磁铁矿和金属铁。冷轧泥铁品位低,主要的含铁物相为磁铁矿,还含有部分氧化锌、石膏等。含锌尘泥压团工艺参数优化研究表明:含锌尘泥在成型压力为20 MPa,成型水分为14%,粘结剂用量为3.3%时能完全满足生产要求。团块干燥工艺研究表明:在料层高度为120 mm、干燥温度为300℃、干燥时间15min、鼓风风速1.4 m·s条件下,干燥后复合粘结剂团块落下强度为4.4次/(0.5 m),较相同干燥条件下有机粘结剂团块落下强度提高了40%以上,同时复合粘结剂能在相同条件下较生产用有机粘结剂降低30%生产成本。含锌尘泥直接还原研究表明:还原温度对团块强度影响较大,当还原温度低于1200℃时,团块的收缩程度低,强度差,粉化率高,金属化率低,脱锌效果差。当还原温度大于1200℃,金属化团块产品强度才能满足生产要求。推荐含锌尘泥团块直接还原工艺参数为:团块含碳量为8.75%,还原温度1275℃、还原时间25min,还原后产品金属化率≥90%,脱锌率>99%,抗压强度>1000 N·个。含锌尘泥直接还原动力学研究表明:在1100℃～1300℃范围内,尘泥团块铁氧化物直接还原反应受三维扩散-球形对称(Jander)控制,表观活化能为73.31k J·mol,反应速率方程为k=3.90×e-(0.8818/T))。含锌尘泥还原脱锌动力学研究表明:含锌尘泥团块锌氧化物直接还原反应受随机成核和随后生长模型控制,表观活化能为47.78k J·mol,反应速率方程为k=2.68×e-(0.5747/T))。图76幅,表40个,参考文献111篇

关键词：含锌尘泥冷压团块复合粘结剂转底炉直接还原还原动力学脱锌