第11卷第2期 2011年4月
过程工程学报
The Chinese Jounal of Process Engineering
微波改性高炉瓦斯泥颗粒的分形特性高志芳，高蔷，苏世怀"，吴晓华，李辽沙！(1.安著工业大学安省冶金工程与资源综合利用重点实验室，安徽马蔽山243002：
2.马鞍山钢铁股份有限公司，安徽马鞍山243002：3.中国科学院科技政策与管理科学研究所，北京100190)
Vol.II No.2 Apr.2011
摘要：对马钢高炉瓦斯泥颗粒进行了粒度分布和微观形貌的测定和表征，并结合数学模型研究了其微波改性前后的分形特性。结果表明，微波改性后瓦斯泥颗粒形貌出现相糙度增大、孔隙结构变化明显、比表面积增大、形状更不规则化的特征。结合分形模型得到瓦斯泥中3种主要颗粒(含铁为主的烧结矿颗粒、焦炎颗粒和其他次要组分颗粒)的分形维数分别由改性前的1.27，1.14，1.57增加到1.51，1.32，1.61.微波处理后高炉瓦斯泥颗粒分形维数增大的内在机制为，微波加热过程中颗粒内各矿物因吸波能力不同面发生相解离，同时产生物质与结构的重组，进而增加结构缺陷、改变颗粒的分形特性
关键词：高炉瓦斯泥；微波处理：形貌；分形理论；分形维数
中图分类号：TF09 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)02-0355-06
高炉瓦斯泥在微波场中的变化及升温特性[101]等。以上
微波加热活化法因其高效性、选择性、穿透性、非接触性、反应速率快、易实现自动化且不污染环境等优点，被广泛应用于化学化工、材料加工、冶金工业及环境保护等领域[12]，微波加热原理是基于物质对微波的吸收作用而产生的热效应，微波加热的是一些能吸收微波的吸波性介质，即含有极性分子的材料：含有极性分子的介质置于微波电磁场中，会形成偶极子或使已有的偶极子重新排列，在高频交变电磁场的作用下以高达每秒数亿次的速度摆动。分子要随不断变化的高频电场的方向重新排列，就必须克服其原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，产生类似于摩擦的作用，以实现分子水平的“搅拌”，从而产生大量的热量．由于微波频率高，极性分子摆动速度很快，因此，快速加热是微波加热的突出特点和优势3，本工作利用微波改性瓦斯泥的2个主要作用机理分别是选择性和快速均勾性，因瓦斯泥组分中不同物质对微波具有不同的敏感程度，产生不同的应力，从而在内部发生解体和分离，
微波技术在冶金行业的应用主要集中在磨矿、预处理、预还原、干燥、焙烧、金属提取和烟尘等废料的处理和利用等领域4-6，其中对冶金固体废弃物高炉瓦斯泥的研究已有报道，如碳热还原锌及脱除金属氧化物(7-9)、
研究主要集中在加热效果与还原脱锌方面，对微波场作用下瓦斯泥主要颗粒形貌及组织的演变行为、特性及其相关作用机理进行定量定性表征尚未见报道.针对此情况，本研究应用微波加热法处理高炉瓦斯泥，主要探讨微波对瓦斯泥颗粒形貌和组织的影响，结合分形理论建立相应数学模型，进而分析、表征微波处理后瓦斯泥主要颗粒的分形特性，并探讨其变化的内在机制及其对高炉瓦斯泥结构与表面特性的影响。经微波改性处理的高炉瓦斯泥可用于分选铁、碳及其他有价组分.本研究工作将为高炉瓦斯泥中有价元素的提取提供相关的研究支撑，促进高炉瓦斯泥的资源化利用。
实验 2
2.1实验样品及仪器
实验用高炉瓦斯泥取自马接山钢铁股份有限公司(马钢)1*高炉，主要化学组成见表1.由表可见，高炉瓦斯泥中主要化学成分为铁与碳(焦炭粉)，也是目前瓦斯泥回收利用中最主要的有价组分；其次为SiO2，Al,O 及碱土金属氧化物
采用ICP发射光谱仪(美国ThermoElemental-IRIS Intrepid)测定高炉瓦斯泥中的CaO,MgO,AlO，SiO2,P
表1瓦斯泥原矿的主要化学组成
Chemical composition of BF gas sludge
Table1
Component Content (%, )
TFe 36.57
Cao 4.12
Mgo 3.78
Alo 5.54
收稿日期：2010-1208，修回日期：201102-22
基金项目：安激省科技厅国际合作基金资助项H(编号：09080703019)
sio, 12.67
S 0.83
P 0.08
c 24.33
Zn 2.17
Po
1.00
作者简介：高志芳(1978-)，女，河北省冷州市人，博士后，化学工艺专业；李辽沙，通讯联系人，E-mail:liliaosha@ahut.edu.cn
万方数据
Others 8.91