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直接还原法处理含锌冶金尘泥烟气的沉积特性研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 含锌冶金尘泥概述

1.1.1 含锌冶金尘泥的来源及分类

1.1.2 含锌冶金尘泥的性质及利用

1.2 转底炉直接还原工艺

1.2.1 转底炉的发展及工艺简介

1.2.2 转底炉直接还原处理含锌冶金尘泥的意义

1.3 转底炉烟气处理及烟尘沉积问题

1.3.1 烟气处理系统简介

1.3.2 设备堵塞问题

1.4 含锌冶金尘泥还原烟气处理的研究现状

1.5 本论文研究的内容及意义

第二章 烟气中锌的行为分析和烟尘沉积机理研究

2.1 烟气中锌的行为分析

2.1.1 烟气中锌蒸气氧化为ZnO热力学分析

2.1.2 烟气中锌蒸气冷凝趋势分析

2.2 粉尘沉积机理研究

2.2.1 粉尘分离机理分析

2.2.2 粉尘聚集和沉积情况分析

2.3 本章小结

第三章 直接还原法处理含锌冶金尘泥还原烟气沉积试验及结果分析

3.1 试验原料

3.1.1 试验原料化学组成

3.1.2 试验原料物相及形貌分析

3.2 配料及球团成型

3.3 试验装置及方案

3.3.1 高温管式炉及炉管内温度分布

3.3.2 烟气管道及试验装置

3.3.3 试验方案

3.4 试验结果与分析

3.4.1 烟尘的沉积形貌及质量分布

3.4.2 沉积烟尘SEM/EDS分析

3.4.3 富集区烟尘的Zn、碱金属含量及物相

3.4.4 尾气及其除尘灰物相

3.4.5 锌元素的去向分析

3.5 锌回收可行措施推荐

3.6 本章小结

第四章 碱金属氯化物对烟气沉积特性的影响研究

4.1 氯化钠和氯化钾的性质及其烟气中的行为分析

4.2 碱金属氯化物对烟气沉积特性的影响试验

4.2.1 试验方案及流程

4.2.2 试验结果分析

4.3 富集区烟尘中锌及碱金属含量分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

直接还原法处理含锌冶金尘泥所产生的含锌烟气在进入烟气处理系统后出现的诸多问题,已成为制约转底炉工艺生产的关键所在。本文针对含锌烟气在烟气处理系统中所产生的堵塞、影响设备正常运行等问题,采用理论分析和试验探究,研究含锌烟气的沉积特性。
  通过对直接还原法处理含锌冶金尘泥产生的烟气中锌的行为分析和烟尘沉积机理的研究发现,烟气中的锌蒸气主要发生氧化反应,其反应的温度区间为700℃~1200℃;烟气气氛的氧化性(CO2/CO)越强,锌蒸气再氧化的开始温度就越高;烟气中烟尘的沉积受温度、碱金属氯化物析出和温度梯度等因素的影响。烟尘在中低温区的沉积情况比高温区明显。
  以钢铁厂含锌冶金尘泥为原料制备球团,采用高温管式炉模拟球团直接还原并设计烟气沉积装置对还原产生的含锌烟气进行沉积试验,分析沉积物的质量分布、形貌及主要组分、尾气成分及其除尘灰的物相等特性。研究结果表明,温度对烟气沉积特性影响显著,烟气沉积过程从950~1000℃开始,在600~750℃达到最大沉积量,温度低于600℃后沉积逐渐结束,并且沉积物晶粒尺寸随温度降低逐渐减小,析出物混乱度逐渐增大;沉积富集区域烟尘含锌量58.50~65.23%,沉积物主要物相为ZnO、NaCl、KCl和Zn5(OH)8Cl2H2O;烟气的氧化性不足使得布袋除尘灰中还存在部分单质Zn。
  在含锌冶金尘泥中添加一定量的碱金属氯化物后制备成球团后进行直接还原和含锌烟气沉积试验,考察碱金属氯化物对沉积烟尘的质量分布、富集区主要组分影响。结果表明,增加烟气中碱金属氯化物的量,沉积烟尘质量分布状态和富集区温度分布区间及结圈位置没有明显改变,仅对富集区(600~750℃)的烟尘沉积量影响明显;随着烟气中碱金属氯化物的增多,富集区沉积的烟尘量增多,烟尘中碱金属氯化物含量上升,锌含量略有下降。

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