钢渣在微波场中还原脱磷的工艺

常规的依靠传导 、 对流的加热方法不 同， 微波加热是依靠介质材料在微波场中的极化损耗产生的整体加热， 热量产生于材料 内部而非来 自外部加热源。这种“ 内加热作用…” 使加热更快速 、 更均匀 ， 无温度梯度 ， 无滞
后效应 。 ‘
微 波技 术在 加热 高 电介 质耗损 原料方 面 是 一种 简单 而有 效 的方法 ， 冶金 还 原领 域 有着 广 阔 的应 用 在 前景 。相 较于 传统加 热还原 工艺需 要较 高 的温 度 和损 耗 ， 具有 体 积 性加 热 ｊ选 择 性 加 热 、 接触 性 加 热 、 、 非 即 时性 等加 热特 性 的微波场 在较低 温度 下能够 提供更 多 的热量 。 因为 通过渣 料表 面点位 与微 波能 的强烈 作
浪 费 。烧 结 、 炉配 加钢渣 都存在磷 富集 问题 ， 转 钢铁 厂循环 利用 钢渣量 受到 限制 。从环境 保 护与资 源充分 利 用 角度 出发 ， 需要 开 发将 钢渣 中磷 去除并 富集 ， 回收渣 中铁锰 等 金属 的利 用技术 。
微 波 是一种 电磁 波 ， 长范 围没有 明确 的界 限 ， 般是 指分 米波 、 米波 和毫 米波三 个波 段 ， 就是波 长 波 一 厘 也 从 １ ｌ到 １ｍ左 右 ， 率范 围从 ３０ＭＨ 到 ３ ０Ｇ ｚ 由于微 波 的频率 很高 ， 以亦称 为超 高频 电磁波 。与 ｌ ｍｉ 频 ０ ｚ ０ Ｈ ， 所
２１ ００年 ８月
文章编号 ：６４０ ６ （００ ０ －０ ８ ５ １７ －２ ２ ２ １ ） ３０３ － － ０
钢 渣在 微 波场 中还 原 脱 磷 的 工 艺
吕 岩 张 ， 猛 陈 津 艾立群 周朝 刚 ， ， ，
（． １ 河北理工大学 冶金与能源学院， 河北 唐山， ３１ ；． （ （９２ 太原理工大学 材料学院， ） ０ ６ 山西 太原 ００２ ） ３０４
来 ， 国钢 渣 和铁渣 的堆 置达 ３亿 多 吨 ， 我 钢渣 占钢铁工 业 固体废 物 的 １．９ 。 冶 金工业 生产 中 ， ２０ ％ 在 排放 的主
要固体废弃物是高炉渣和转炉渣。其中高炉渣是利用技术最成熟 的工业废渣 ， 而转炉渣 的回收利用相对差 很多， 对钢 渣利 用 比较好 的国家 主要 有美 国、 国 和 日本 ， 德 利用 率 均达 到 ９ ％ 以上 。 而我 国在 ２０ ５ ０ ２年调 查 中钢渣利 用率 仅为 ３％ ， 国外 先进 国家相 比， 钢铁渣 综合 利用 方面还有 较 大差距 。 ６ 与 在 而用 于建筑 、 路 、 道 水泥 是钢渣 综合 利用 的主要途 径 ， 高 含量 的铁 氧 化 物亦 是 无益 组 分且 造 成铁 资 源 但
关键词 ： 炉钢 渣 ； 波加 热 工艺 ； 转 微 还原 ； 脱磷
摘
要 ： ｌ０ 在 １０～１０ ￣ ４０Ｃ温度 内， 用微 波 加 热 方 式 对 转 炉钢 渣 的 碳 热 还 原 行 为 进 行研 究。 利
结果表 明 ， 钢渣和 无烟 煤粉是微 波 的 良吸 收体 ， 渣 在微 波场 中经碳还 原 可得 到 直径 为 ｌ 钢 ０
２ ｍ 的 Ｆ－ ０ｍ ｅＣ合金 。研 究 了脱磷 率 高低 与碳 当量 、 温度 以及保 温 时间之 间的 关 系。在 低 温条 件 下 实现 了钢渣 的还原 脱磷 ， 磷 率平均 可达到 ８ ％ 。 脱 ５
中图分 类号 ：Ｆ７ ３ ６ 文献标 志码 ： Ｔ ０ ． Ａ
０ 引言
我 国作为 钢材 生产 和消费 大国 ， 钢 工序 作 为 钢铁 生 产 不 可 缺少 的环 节 ， 炼 钢渣 的产 生 不 可避 免 。近 年
用， 物料表面点位选择性被很快加热至很高温度 。铁氧化物是一种高微波响应材料， 而且如果 Ｆ¨／ Ｆ“ ｅ （ｅ ＋Ｆ。 的 比率 在 一个 合适 的范围 内 ， 渣 能得 到有 效 加 热 ， ｅ ） 钢 碳质 微 粒 物质 具 有 良好 的微 波 吸 收特 性 ， 有
利于迅 速加 热原 料 。 实 验具 体研究 不 同条件 下微波 加热碳 还原转 炉钢 渣 中铁 氧化 物 、 的还 原动 力 学 和磷 在气 、 、 中的 磷 渣 铁 分配行 为 ， 为转炉 渣在 资源化 提供应 用基础 研究支 撑 。
第３ ２卷
第 ３期
河北理工大学学报 （ 自然科 学 版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｂｉ ｏ ｔ ｈ ｉ Ｕ ｉｅｓｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒａ ｏ ｅ Ｆ ｌ ｅ ｎｃ ｎｖｒｉ （ ａ ａ ｉ ｃ ｄｔｎ Ｈｅ ｙ ｃ ｔ ｕ Ｓｅ ｉ
Ｖ Ｉ３ Ｎ ． ｏ ２ ０３ ． Ａ ｇ２ １ ｕ ．００
热 电偶 插入坩 埚 内测 温 ， 温度 由函数 记 录仪 记 录。 处理 时 间 ２ ０～４ ０分
护气氛 下进行 ；５ 物料 的 出料温 度不高 于 ３０Ｃ；６ 在静 态条 件下 ， 以进 行热重 实 验 。 （） ０￣ （） 可
１ ． 磁控管 ；２ 双铂铑热电偶与测温表；３炉腔； ４物料 与坩埚 ； ． ． ．
圈 １ 微 波 冶 金试 验 炉 结构 示 意 图
实 验在 ２ ４ Ｈ ，０ｋ 微波 加热炉 中进行 ， 度检 测采 用带屏 蔽套 ．５Ｇ ｚ１ Ｗ 温
收 稿 日期 ：０ ９１ ．０ ２ ０ ．１３
基金项 目： 河北 省 自然科 学基 金 资 助 项 目（２ ０ ００ ９ ） ｅ０ ８０ ３ ４
第３ 期
吕岩 ， 钢渣在微波场 中还原脱磷的工艺 等：
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１ 实验 装 置 与方 法
１ １ 实验 装 置 ．
微波加热装置采用工业箱式微波加热炉… ， 如图 １ 所示 。主要技术指标为 ：１wk.baidu.com微波加热物料质量范围 （） （） ２ 最大微波加热功率 ２ ｋ （ ） ０Ｗ；３ 物料在炉内静态放置， 位置上下可调 ；４ 物料进行加热时， （） 原则上可在保