基于金属化球团法处理钢厂含锌铁回收料关键技术研究

Due to the fact that the main process of recycling the zinc-iron recovery product are RHF and shaft furnace, the further research on the differences and commonness of these two processes are necessary. The zinc removal efficiency would increase by metalizing pellet which is made of the zinc-iron recovery product. Base on the systematic study on mineralogy, mechanochemistry, forming dynamics of pellet, reduction reaction mechanism during roasting-preparing process and dynamics to the zinc-iron recovery product, the foundation has been settled for the method about the zinc-iron recovery product. The Phase transition of the zinc-iron recovery product during metaliz-roasting, transfer behavior, mechanism of cohesion and agglomeration and behavior of reduction-melting could be further studied by analog simulating the characters of the heat transport and mass transport during the process of metaliz-roasting. Then take further research on the smelting behavior so as to form a systematic new way to metalizing pellet which is made of zinc-iron recovery product, which improve the standard of the recycling of zinc-iron recovery product of our courtry and make significant contribution to the sustainable development of economy and the reduction of co2, and to the leading state of our country in the field of resource,enviroment and ferrous metallurgy.

针对含锌铁回收料的利用，目前主要处理工艺有转底炉法和竖炉法，深入研究两种工艺的差异性和共性特点。利用金属化球团法处理含锌铁回收料将极大提高含锌铁回收料的脱锌效率。通过对含锌铁回收料工艺矿物学、机械化学活化机制及成球动力学、焙烧过程还原反应机理及动力学系统研究，为锌铁回收料金属化球团法处理奠定技术基础；对金属化还原焙烧过程中传质传热特性仿真模拟，详细深入研究含锌铁回收料金属化焙烧过程的物相转变，元素迁移行为，粘结固结机理和还原熔分行为。并对其后续冶炼行为进行探索，从而形成一整套含锌铁回收料金属化球团法处理的新方法。使我国含锌铁回收料利用达到新的水平，为推动国民经济的可持续发展、促进CO2减排，并为我国在资源、环境与钢铁冶金领域的学术研究处于国际领先地位做出重大贡献。

钢铁企业尘泥含有铁、碳、锌、铅等有价元素，是重要的可回收资源，其产生量约占粗钢产量的8-12%。若直接回配造块工序将会严重影响高炉运行，亟需一种附加工艺对尘泥综合处理。本项目针对钢铁企业含锌铁尘泥处理工艺关键技术进行了深入系统的研究。.首先，不同处理工艺对尘泥性能的要求存在差异，为此对尘泥的化学成分、粒度组成、颗粒形貌、矿相组成、锌元素赋存形态、比磁性、成球性及热分解性等物性进行研究，并提取归纳出有价元素含量、成型性、自还原性、熔分性及磁性富集性等特征工艺参数，为后续尘泥处理工艺的开发提供技术依据。.然后，通过小尺度尘泥的处理工艺基础研究，对尘泥机械活化预处理机理、团块成型性能、还原焙烧和珠铁熔分进行解析，获得结果有：提高尘泥的机械活化程度，比表面积增加、晶格畸变率增大、位错密度升高、机械力储能提升；尘泥的滚动成型适宜采用浅度活化，压力成型应采用深度活化；活化后尘泥的热分解表观活化能下降，1150℃以下团块的还原速度加快；随团块碱度或碳氧原子比的增大，珠铁的金属化率升高而硫含量降低，当两者取值为1.1时，团块熔分效果显著。.其次，通过多尺度尘泥的处理工艺基础研究，对尘泥团块成型、复合粘结机制和熔分机理进行解析，获得结果有：团块冷强度与水分、粘结剂含量及成型压力呈正相关规律；炉内较低温度下团块强度依赖于硅酸盐粘结，高温下则由铁连晶维系，低熔点渣相会促进金属铁连晶的生成，各粘结作用相互协同；模拟解析团块传热传质过程，选取竖炉处理尘泥团块的尺寸为70-110mm，以确保其高温强度；竖炉内团块料层最大压差大幅下降，熔滴区间减小，软熔带与传统高炉相比明显减薄。.再次，通过锌在高温分离提取过程中的共性问题研究，对锌元素在还原焙烧过程中的物质迁移规律，以及锌元素对原燃料和耐火材料的影响机理进行解析，获得结果有：气相扩散是氧化锌还原的控速环节，铅液蒸发是氧化铅还原的控速环节；温度是脱锌的主要影响因素；团块强度与氧化锌含量呈负相关关系，1%的氧化锌即产生明显的不利影响，需通过工艺措施调整来满足竖炉冶炼要求；锌蒸气与焦炭不发生反应，但炭砖孔隙中锌蒸气的氧化沉积会导致其脆化。.最后，根据项目研究结果，结合转底炉、OxyCup及DK工艺的优缺点分析，提出了一种具有自主知识产权的熔融法处理钢铁企业尘泥新工艺，其具有无需烧结工艺、原燃料适用性广等优点。项目部分研究成果已进入工业应用阶段。