第11卷第5期 2011年10月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
不锈钢粉尘化学组成及其Cr、Ni存在形态
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)
VoL.11 No.5 Oct.2011
摘要：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，
各还原剂还原能力为：FeSi>SiC>铁液中[C]>C粉：而1500C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
中图分类号：TQ517.2 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)05-078608
态化技术，在鼓风炉中分两步直接还原得到金属化产物：(4)不锈钢粉尘直接还原回收工艺.该工艺将不锈钢
不锈钢粉尘指的是在不锈钢冶炼过程中由电弧炉、 AOD/VOD等精炼炉或转炉中形成的、进入烟道并被布除尘器或电除尘器收集的含金属、潜等成分的混合物，由于重金属如Cr，Pb，Cd等含量较高，而与其他电弧炉粉尘、垃圾楚烧飞灰等一起被明确归类为危险固体废弃物
近年来，我国不锈钢生产飞速发展，2004年前全国年产量小于80万吨，2005年突破300万吨，2010年生产能力已超过1000万吨，产量稳居世界第一，据统计，每生产1t不锈钢粗钢大约可以产生18~33kg粉尘[]，粉尘中含丰富的Cr和Ni资源，Cr含量通常在 8%~15%、Ni含量为3%~9%之间[I-3],而目前Cr和Ni 原材料消耗占不锈钢生产成本的50%以上，若按现行的原料制度，可以预见生产成本过高将成为我国不锈钢企业快速发展的瓶颈。因此，研究开发适合我国国情的低成本高效化的不锈钢粉尘Cr和Ni资源分离回收工艺，具有重要的现实意义和社会效益
从目前资料来看，针对不锈钢粉尘处理，国际上能够分离回收部分Cr和Ni资源的处理技术主要有以下几种[4-6)；(1)ScanDamtAll等离子技术利用高温迅速还原金属资源，并生成金属蒸汽随后冷凝分离；(2)Fasmet/Fastmelt.环形转底炉工艺，唯一的国际商业化技术，以获得直接还原铁为主要目的，对还原剂的要求较高，Cr回收率低(低于70%)：(3)STAR工艺利用流
收稿日期：2010-08-19，修回日期：2010-11-21
基金项目：国家白热科学基金资助项月(编号：51074025)
粉尘与还原剂、调整剂等混合，经制粒、造球后直接返回炼钢熔池冶炼，但目前关于Cr和Ni的还原分离、回收率等尚未见报道从当前工业状况来看，我国尚缺乏成熟的不锈钢冶炼粉尘处理技术，即便是上述相对成熟的处理方法也存在着共同的致命缺点：（1)能耗高，节能与降耗向题是当前不锈钢工业发达而资源极为短缺的发达国家(如日本)在该领域的工作重点：(2)Cr和Ni资源分离回收率低，且行为不可控。造成以上问题的主要原因是对Cr和Ni在渣、金熔体中的存在形态及两相间的还原分离还缺少充分的基础研究结果
结合前人研究[I-8结果，可认为不锈钢粉尘是一种主要由Fe,Cr,Ni,O,Ca,Si,KC,CI等元素组成的多元复杂体系，本工作将系统地探讨Cr和Ni在以上复杂体系中的存在形态，首先分别在我国重要的不锈钢生产基地一太钢与宝钢生产现场取得不锈钢粉尘的典型样品，采用化学分析及ICP,XRF,XRD,SEM-EDS，FESEM等手段系统地分析两个企业共四种样品的化学成分、物相组成及形貌特征等，在此基础上，借助于FactSage热力学计算软件分析不同条件下Cr和Ni分别在Cr-Fe-C-O 及Ni-Fe-C-O体系中的存在形式，从理论上深入探讨 Cr和Ni在不锈钢粉尘中的物相组成及还原分离的可行条件，以期为后期研究开发不锈钢粉尘中Cr和Ni资源分离回收工艺提供理论指导
作者简介：数芬域(1986-)，女，陕西省成阳市人，硕士研究生，主要研究方向为二次资源综合利用；张延玲，通讯联系人，E-mail:
zhangyanling@metalLustb.edu.cn
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