课题基金 / 基金详情

水浸-真空碳热还原联合处理含锌电炉粉尘资源化利用基础研究

批准号:
52064010
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
黄润
依托单位:
学科分类:
钢铁冶金
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄润

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
我国电炉炼钢产能大,过程中会伴随产生大量含锌粉尘,但含锌粉尘的利用水平和生产规模还相对滞后。尽管国内一些企业通过引进消化国外技术或自主开发的方式,取得了一些研究成果,但冶炼工艺的各项指标仍有较大进步空间。含锌电炉粉尘有价组元的选择性还原、定向迁移富集是实现含锌电炉粉尘高效绿色利用的关键所在。针对该问题,本课题将湿法冶金和真空冶金有机结合运用到含锌电炉粉尘高效资源化利用中。采用理论计算与实验研究相结合的方式,系统全面地研究水浸-真空碳热还原联合处理含锌电炉粉尘资源化利用过程中的热力学特性和反应机理,建立水浸液中KCl和NaCl蒸发结晶调控机制,探明水浸渣中铁、锌元素的还原行为及锌元素的挥发机理和冷凝回收规律,建立含锌电炉粉尘绿色高效回收KCl、NaCl、金属锌和高品位含铁物料过程最佳工艺条件,以期为我国含锌电炉粉尘有价组元提取回收工艺的全面提升提供有力保证。
英文摘要
The capacity of electric furnace steelmaking is very large in China, and the process will be accompanied by a large amount of dust, however, the process scale and operation level of the using zinc-bearing electric furnace dust is relatively backward. Some company in China has either imported the abroad production technology or self-developed the own technology of the using of zinc-bearing electric furnace dust, however, the improvement of the technical and economic indexes of the production are still necessary. Selective reduction, directional migration and enrichment of valuable components of zinc-bearing electric furnace dust are the key steps of the efficient green utilization of zinc-bearing electric furnace dust. For this problem, the combination of hydrometallurgy and vacuum metallurgy will be applied to the efficient utilization of zinc-bearing electric furnace dust. The thermodynamic characteristics and reaction mechanism during the utilization of zinc-bearing electric furnace dust treated by water leaching-vacuum carbothermal reduction method will be systematically studied by combining theoretical calculation with experimental study. The regulation mechanism of KCl and NaCl during the evaporation and crystallization in filtrate will be established. The reduction behavior of iron and zinc elements in water leaching residue and the volatilization mechanism and condensation recovery of zinc are investigated, and the optimum technology parameters for green recovery of KCl, NaCl, zinc and high grade iron concentrate from electric furnace dust are obtained. It is hoped to provide a strong guarantee for the improvement of the recovery and extraction process of valuable components in zinc-bearing electric furnace dust.
我国电炉炼钢产能大,过程中会伴随产生大量含锌粉尘,但含锌粉尘的利用水平和生产规模还相对滞后。尽管国内一些企业通过引进消化国外技术或自主开发的方式,取得了一些研究成果,但冶炼工艺的各项指标仍有较大进步空间。含锌电炉粉尘有价组元的选择性还原、定向迁移富集是实现含锌电炉粉尘高效绿色利用的关键所在。首先使用Factsage热力学软件模拟分析:ZnFe2O4会首先被还原为Fe3O4和ZnO,Fe3O4随后被逐步还原为FeO和Fe,而ZnO被还原为单质Zn。在还原性气氛中,Zn最终以单质形式挥发。PbCl2也易挥发,含锌电炉粉尘中Pb主要以氧化物或单质形式存在。KCl与Pb在高真空下有相近的挥发温度。其次,对含锌电炉粉尘进行水浸处理实验表明:通过水浸正交实验,确定对K、Na元素浸出率的主次影响关系为:固液比 > 水浸时间 > 搅拌速度。最佳工艺参数为固液比1:10、搅拌速度300r/min、水浸时间70min,K和Na元素浸出率分别为91.09%和85.68%。真空碳热还原实验结果表明:温度低于700°C时,粉尘中的结晶水和挥发分挥发。700°C时,ZnFe2O4与C反应生成ZnO和Fe3O4。700-800°C间,Fe3O4还原为FeO并伴随K盐挥发。850°C时,FeO和ZnO还原,Zn挥发,Fe留在渣中。1000°C时,Zn和Fe完全还原,Zn挥发,Fe以单质形式留在渣中,样品变松散。同时,850°C时,Zn挥发率从10.68%增至42.27%。900°C时,挥发率从21.54%增至63.25%。950°C时,挥发率从43.11%增至78.46%,后期增幅减缓。1000°C时,挥发率从67.63%升至96.33%。温度对Zn挥发率的影响大于保温时间。.冷凝研究结果表明:冷凝层2-5分别位于16.5cm、22cm、27.5cm、33cm处,冷凝物主要为KCl、Zn和Pb。冷凝层2的基底温度约700°C,KCl主要冷凝,理论结晶温度为719°C。冷凝层3基底温度约600°C,KCl少量冷凝,Pb以球形冷凝物存在。冷凝层4基底温度约481°C,温度低于Pb、KCl冷凝温度,且高于Zn的挥发温度,冷凝物少,主要为KCl、Pb和少量Zn。冷凝层5基底温度约370°C,接近Zn冷凝温度,Zn的相对质量增加到10%以上,无Pb存在,KCl和C也有冷凝。
水浸-真空碳热还原联合处理含锌电炉粉尘资源化利用基础研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    35万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    黄润
  • 依托单位:
中低品位磷矿真空碳热还原中磷元素的分离规律及冷凝回收机理
  • 批准号:
    51664003
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    黄润
  • 依托单位:
真空碳热还原处理钛精矿制备高品位钛渣的热力学与动力学研究
  • 批准号:
    51404080
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    黄润
  • 依托单位:
国内基金
海外基金