高炉布袋除尘灰的基础性能与应用研究

【摘要】： 结合钢铁企业节能减排、建立循环经济的发展方向,针对广富集团的生产实际,在理论研究的基础上开发了一种以高炉布袋除尘灰为主要原料的新型铸铁机用涂覆料,为此类冶金固体废弃物的有效回收利用开辟了新途径。 采用XRD、TG-DSC、SEM等技术分析了高炉布袋除尘灰的物相组成、高温性能及微观形貌,并研究了其中的锌含量分布,建立了相应的数学模型;系统研究了高炉布袋除尘灰替代煤泥作为铸铁机涂覆料的可行性,并进一步做了相应的性能改善实验,确定了涂覆料的最佳成分配比及工艺。 研究结果表明,广富集团高炉布袋除尘灰中Fe含量在25～35%之间,C含量在20～28%之间,锌富集情况较为严重。颗粒较细,其物相组成为三氧化二铁、四氧化三铁、氧化硅、少量氧化锌及部分杂质相。铁元素在大部分颗粒中均有分布且差异不大,硅元素则在少数颗粒上含量较多,锌元素在细小颗粒处富集。根据所建数学模型分析,单位高炉布袋除尘灰中锌附着量与颗粒半径成反比,高温下除尘灰的物相变化较大,至800℃时除尘灰的主要物相为四氧化三铁。所制备涂层的抗激热开裂性较佳,涂层强度基本符合要求,脱模性与涂料悬浮性相对较差。针对上述不足做了改变添加剂及制备工艺的改性试验,结果表明随着碾压时间的增加,涂覆料的悬浮性能、涂层强度与涂覆性能均有所上升;筛分除尘灰后体系悬浮性较好,300目筛分组最佳,涂层强度与涂覆性能波动较大;随着膨润土的添加量的增加,体系悬浮性能、涂层强度等参数均有所增强。按照贝克莱方程计算了铸铁模内部的热传导,计算得出采用高炉布袋除尘灰做涂覆料时体系的传热速度Q_1=4.25×10~5W/m~2,采用煤泥或铅粉时体系的传热速度Q_2=7.65×10~5W/m~2。采用高炉布袋除尘灰为涂覆料比单纯用煤泥降低较多,大大减轻了高温金属液对铸铁模的热冲击,能起到保护铸铁模的作用。 根据改性试验结果,确定了高炉布袋除尘灰做铸铁机涂覆料的最佳配比及工艺:成分为膨润土10%,CMC1%,300目筛分高炉布袋除尘灰余量。工艺为湿点碾压30分钟,流点碾压一小时。对该组试样做了脱模性试验,几乎无粘铁,实验结果良好。 该技术能为钢铁企业创造巨大的效益,以广富集团2007年产量为例,约能节省1665万元。同时能消耗掉约59%的高炉布袋除尘灰,减轻了对周围环境的压力。有巨大的经济效益和环保效益,值得大力推广。