第11卷第3期 2011年6月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
弱氧化性气氛下尘泥含碳球团的还原动力学
魏汝飞，李家新，李杰民，龙红明，王平，高岗，林高鹅
(1.安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山243002：2.马鞍山钢铁股份有限公司第三炼铁总厂，安徽马胺山243000)
Vol.11 No.3 June 2011
摘要：在1348~1573K温度范用内，在弱氧化性气氛下还原尘泥含碳球团，通过动力学实验和还原机理分析，得出影响尘泥含碳球团还原速度的限制性环节为界而反应或局部反应，反应活化能为111.66kJ/mol，还原速度可由 Mckewan方程1-(1-R)"3=kt表达.随溢度升高，反应速率增大，金属化率和脱锌率提高，金属化率和脱锌率1573K
时最高，分别为79.92%和97.83%，1348K时最低，仅为60.17%和75.25% 关键词：尘泥：含碳球团；还原动力学；氧化性气氛
中图分类号：TF533.1 前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)03-0429-07
大多只注重尘泥中的金属元素，多采取尘泥外配煤粉或
随着我国钢铁工业的快速发展，钢铁生产过程中产生的尘泥粉尘对环境的影响也日益突出，因此各钢铁企业对尘泥的回收及综合利用高度重视.目前国内外对尘泥的处理工艺基本分为4种]；烧结处理工艺、球团处理工艺、直接还原处理工艺和炼钢处理工艺，其中，直接还原处理工艺在我国最具发展优势，且处理尘泥的效果最佳。转底炉还原处理工艺是直接还原处理工艺中的一种，近年来在我国已有钢铁企业使用此工艺处理尘泥转底炉处理工艺的基本方法是将钢铁厂的尘泥收集，进行造球或压球(尘泥含碳球团)，放入转底炉内进行还原，以获取具有较高铁品位的直接还原铁该工艺能充分有效地利用尘泥中的碳，同时脱除铅、钾、钠等有害元素，且有效回收锌["]
尘泥含碳球团还原反应机理已有研究(2-4，表明球团氧化物的还原完全以间接还原方式进行，球团还原速度由界面或局部反应控制，非还原气体流速对粉尘含碳球团中氧化铁的还原速度影响显著，温度对还原速度影响较大，气氛对球团中锌铅的挥发速度影响很微弱，氧化锌的还原速度主要由气相扩散控制
然而，钢铁厂部分尘泥中含碳量较高，如瓦斯泥，可直接用其中的碳还原氧化物，不需外配碳。以往研究
Table1
Component BF gas mud t is Sintered dust Gravity dast BOF mud
TFe 8626 38.45 50.27 46.49 56.40
石墨粉(23进行造球，而对尘泥中碳的反应缺少研究，对完全以尘泥为原料的含碳球团还原机理的研究未见报道.另外，尘泥含碳球团还原反应的热源多为高温燃气燃烧放热，燃气燃烧后的气氛多为弱氧化性气氛，而以往研究多为情性气氛[3]
本研究所选尘泥含碳球团完全由钢铁厂粉尘制成，且参考燃气燃烧空燃比选择配气组成，对弱氧化性气氟下尘泥含碳球团的还原动力学展开深入研究，通过分析其还原失重及还原度的变化规律，分别对碳的气化、气相扩散、界面反应或局部反应等可能的限制性环节进行分析，以揭示尘泥含碳球团在弱氧化性气氛中的还原机理。
2
实验
2.1原料分析与球团制备
实验原料采用某钢铁厂现场的瓦斯泥、槽下灰、烧结机尾灰、重力灰、转炉泥、炉前灰，其化学成分如表 1所示，可以看出，炉前灰、烧结机尾灰、转炉泥的铁含量较高，瓦斯泥和下灰的碳含量较低，通过调节铁含量较高原料与碳含量较高原料的比例，可使球团的铁碳含量比适当，使球团中的高价铁能全部被还原
表1不同尘泥的化学成分分析
Chemical compositions of different materials (%, )
Sio, 5.35 5.57 5.72 10.82 1.57
Cao 3.17 6.02 13 10.46 13.19
Mgo 0.86 1.11 3.12 1.79 980
AlO 82 2.28 2.09 6.34 00
BF dust 2h
64.99
1.51
0.61
0.08
0.44
Note: 1) Collected near mine sieve and coke sieve; 2) Collected on the top of tuphole.
Zn 4.71 1.2 soro 1.28 0.80 0.65
s 0.7 0.44 0.12 0.51 0.14 0.52
c 23.58 19.22 1.42 7.57 2.47 2.16
收稿日期：2011-03-29，修回日期：2011-0426
作者简介：残汝飞(1985-)，男，山东省阳谷县人，硕士研究生，冶金工程专业，E-mail:un_nain@126.com：李家新，通讯联系人，E-mail：jx@ahut.ed.cn 万方数据