高含碳金属化球团强度性质
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Key words: addition agent; high carbon2bearing pellets; strength Abstract: The effect of the high carbon—bearing pellets’strength w ith different m atching carbon ratio, addition a2 gent, reduction temperature and size of the pellets was studied under the condition of 1050—1200℃. The result show s that the strength of the high carbon bearing pellets rise as the temperature rise and they have high strength when the clay soil is used as the addition agent.
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由表 2可以看出 ,还原后球的强度与焙烧温度和添加剂的用量有关 。还原后球团的强度随着焙烧温度 的升高和粘土配比的升高而升高 。在所做的四阶段试验中 ,第一阶段的球团的抗压强度最低 ,这主要是由于 粘结剂用量较少且焙烧温度较低 。第四阶段的团球抗压强度最好 ,单个干球的平均抗压强度大于 95N /个 , 这主要是因为第四阶段的粘土用量最高 。此外 ,随着生球粒径的增大 ,球团强度也在增加 。
利用 XRD 衍射仪对还原后球团的成分进行分析 ,结果如图 3,图 4所示 。
2θ/ ° 图 3 粘土含量为 10%的球团在 10 500C下恒温 2小时的衍射图像
第 3期 李娜 ,等 :高含碳金属化球团强度性质
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2θ/ ° 图 4 粘土含量为 15%球团在 12000C下恒温 2小时的衍射图像
高含碳金属化球团强度性质
李 娜 ,蒋武峰 ,郝素菊 ,王永强
(河北理工大学 冶金与能源学院 , 河北 唐山 063000)
关键词 :添加剂 ;高含碳金属化球团 ;强度 摘 要 :在 1050～1200℃条件下研究了不同的配碳比 、添加剂 、还原温度 、生球粒度等对高含 碳金属化球团强度的影响 。结果表明 :高含碳金属化球团还原后的强度随温度的升高而升高 ; 并且以粘土为添加剂的高含碳金属化球团具有较高的强度 。 中图分类号 : TF 12415 文献标志码 : A
收稿日期 : 2008211220
第 3期 李娜 ,等 :高含碳金属化球团强度性质
编号 1
精矿粉 ( % ) 62
表 1 高含碳金属化球团配比
无烟煤 ( % )
淀粉 ( % )
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膨润土 ( % ) 3
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粘土 ( % ) 5 10 15 20
1 实验原料及设备
实验所用原料有铁精粉 、煤粉以及粘结剂 ,铁精粉为迁安矿 ,煤粉为唐钢第一炼铁厂喷煤用无烟煤粉 ,粘 结剂为粘土 、膨润土和玉米淀粉 。铁精粉的化学成分 (W / % )为 : TFe 67125; FeO 18195; SiO2 4197; CaO 019; M gO 018; H2 O 7113;烧损 0 。无烟煤粉的成分 (W / % )为 :固定碳 78131;氢 4127;氮 0185;氧 12120 。实验 设备为 :圆盘造球机和还原竖炉 。
含碳球团在高温下可以发生自还原产生金属铁 ,它可以用作电弧炉炼钢 ,也可以用来处理工业废水 。本 课题组的上阶段研究表明 :用高含碳金属化球团处理焦化废水其优点是 :处理效果好 ,使用寿命长 ,材料的来 源比较广泛 ,且制造成本低廉操作简单 ,易于实现自动化 ;应用含碳球团的关键问题之一是冷固结球团的强 度 。水玻璃目前已被证明是比较理想的添加剂 ,但是由于加入水玻璃将带入大量的 SiO2 ,且水玻璃的价格 较高 ,因此在保证含碳金属化球团的强度下 ,可考虑使用价格低廉的添加剂 。本实验采用圆盘造球机造球 , 研究不同的配碳比 、不同种类和数量的添加剂以及还原温度等对高含碳金属化球团强度的影响 ,为进行进一 步的实验研究提供一些基础数据 。
212 还原焙烧实验 用 KSJ高温电炉对生球进行焙烧 ,具体实验操作为 : 首先在陶瓷罐中装料 ,生球与木炭交错装满 ,既一层生球一层木炭 ,每罐大约可装 1kg,料装好后 ,用泥
将缝隙密封 。其次就是升温焙烧 :陶罐放好后打开电源开始缓慢生温 ,生温时间大约为一个小时 。实验所用 焙烧温度分别为为 1050℃、1100℃、1150℃和 1200℃。当温度升到所需温度后 ,恒温保持 2个小时 。关掉仪 器 ,当温度降下后将球取出就得到高碳金属化球团 ,将冷却后的球团进行强度分析 ,得到的数据如表 2所示 。
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对表 2中的结果进行分析 ,可得到还原后球团强度随温度和添加剂含量的关系 ,如图 1和图 2:
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河北理工大学学报 (自然科学版 ) 第 31卷
从图 1可以得出 ,同一温度下 ,随着粘土配比的升高 ,球团的强度不断提高 。由图 2可以得出 ,还原后球 团的强度随着温度的升高而升高 。这是因为温度越高 ,还原出来的铁越多 ,这些金属铁相互形成连晶 ,所以 球团具有较高的强度 。
1994, 28 ( 3) : 7017071
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河北理工大学学报 (自然科学版 ) 第 31卷
Effect of Add ition Agen t on the Strength of H igh Carbon Bear ing Pellets
L I Na, J IANG W u2feng, HAO Su2jv,WANG Yong2qiang (College of M etallurgy and Energy, Hebei Polytechnic University, Tangshan Hebei 063009, China)
第 31卷 第 3期 2009年 8月
河北理工大学学报 (自然科学版 ) Journa l of Hebe i Polytechn ic Un iversity (Natural Science Edition)
Vo l131 No13 Aug. 2009
文章编号 : 167420262 (2009) 0320020205
2 实验内容及结果讨论
211 造球实验 首先将造球用铁精矿粉和无烟煤粉烘干 ,将铁精粉 、煤粉及添加剂按比例配料 (表 1) ,混匀并在圆盘造 球机中造球 。造球过程中先加入少量的料并喷入适量的水即粉料在旋转着的圆盘中受到重力 、离心力和摩 擦力作用而产生滚动的同时 ,进行补充喷雾水滴 。被水滴润湿的颗粒之间 ,与其接触处形成凹液面而产生毛 细力 ,毛细力将粉料颗粒拉向水滴中心而形式母球 。在母球表面继续喷水加料 ,多次重复后母球逐渐长大 。 为增加生球的机械强度 ,长大到符合要求尺寸的生球需要紧密 。在这一阶段应该停止补充润湿 ,让生球中挤 出的多余水份被未充分润湿的粉料所吸收 。利用造球机所产生的机械力的作用来实现紧密 ,然后将造好的 湿球放入烘箱内烘干 。
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151 21541 [ 16 ] Q ian Y et a1. Efficency of p re - treatment methods in the activated sludge removal of refractory. Compounds in coke2p lant wastewater wat Res.
从图 3和图 4可以看出 ,还原后球团的主要成分是 Fe、C、Fe2 O3 和 SiO2 ,部分样中有少量的 SiC存在 。
3 结论
通过本论文的研究 ,可以得出如下结论 : (1) 高含碳球团经过高温还原后有金属铁被还原出来 ,且球团内含有过剩的碳 ,为铁 —碳微点解法处理 焦化废水打下基础 。 (2) 高含碳金属化球团的强度受原料粒度 、生球大小 、造球水分 、添加剂的种类和用量及焙烧温度的影 响 。原料粒度越小越容易成球 ,生球的直径越大其强度越好 。本实验主要使用价格低廉的粘土作为添加剂 , 通过实验得出 ,粘土配比越高 ,焙烧温度越高 ,球团的强度越高 。 (3) 还原后球团的成分主要是铁 、碳 、三氧化二铁和二氧化硅 。 (4) 由于实验时间限制 ,本实验没有对藻土 、水玻璃等其他粘结剂一一研究 。希望今后能进一步研究添 加剂的种类和数量 ,更好的提高球团的强度 。
表 2 还原后球团的强度
编号
球团粒度 (mm )
还原温度 ( ℃)
还原时间 (m in)
压力 (N ) No1
压力 (N ) No1
压力 (N ) No1
压力 (N ) No1
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平均压 力 (N )
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参考文献 : [ 1 ] 王东彦 ,陈伟庆 ,周荣章 ,等. 钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团的直接还原工艺 [ J ]1 北京科技大学学报 , 1997, 19 ( 2) : 13021331 [ 2 ] Lepm skt J A and Griscon FN Producing D irect Reduced Iron U tilizing Rotary Hearth Furnace[ J ] 1 Industrial Heating 1994 ( 1) 282311 [ 3 ] 曹楚南. 腐蚀电化学原理 [M ]1北京 :化学工业出版社 , 1985. 482541 [ 4 ] 曹楚南. 腐蚀电化学原理 [M ]1北京 :化学工业出版社 , 1994. 422461 [ 5 ] 宋蔚 ,王艳. 焦化废水处理技术研究进展 [ J ]1天津理工学院学报 , 2001, 17 (4) : 972991 [ 6 ] 王景 ,张志杰 ,孙先铎等. 应用生物强化技术处理焦化废水难降解有机物 [ J ]1城市环境与城市生态 , 2000, 13 (6) : 422441 [ 7 ] 肖羽堂. 铁屑强化传统工艺难降解印染废水实践 [ J ]1给水排水 , 1998, 24 (4) : 372391 [ 8 ] 罗凡 ,叶南圣 ,吴峰等. 还原铁粉 /紫外光体系对活性艳红 X - 3 B 溶液的脱色. 环境污染与防治 , 1999, 21 (5) : 1241 [ 9 ] 张一敏. 球团理论与工艺 [M ]1 北京 :冶金工业出版社 , 2004: 20722101 [ 10 ] 姜钧谱. 崔萍. 国内外废钢供求分析与对策 [ R ]1 北京 :冶金工业信息标准研究院 , 20041 [ 11 ] 王芳 ,铁碳内电解法对焦化废水的处理研究 [D ]1太原理工大学 1 [ 12 ] 张景来等编著. 冶金工业污水处理技术及工程实例 [M ]1北京 :化学工业出版社 , 2003: 552561 [ 13 ] 曾德芳 ,袁继祖 ,等 1一种新型环保性污泥脱水絮凝剂的研制与应用 [ J ]1工业水处理 , 2007, 27 (1) : 172201 [ 14 ] 陈敏 ,许韵华 ,晋丽叶 ,杨琳 ,非均相类 fenton试剂处理焦化废水的研究 [ J ]1现代化工 , 2006, 26 (2) 1 [ 15 ] Philippopoulous, C. ; et a1. Homogeneous of phenols in aqueous so; ution with hydrogen peroxide and ferric ions, wat. Sci. Tech. 1997, 36 ( 2 - 3) :
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由表 2可以看出 ,还原后球的强度与焙烧温度和添加剂的用量有关 。还原后球团的强度随着焙烧温度 的升高和粘土配比的升高而升高 。在所做的四阶段试验中 ,第一阶段的球团的抗压强度最低 ,这主要是由于 粘结剂用量较少且焙烧温度较低 。第四阶段的团球抗压强度最好 ,单个干球的平均抗压强度大于 95N /个 , 这主要是因为第四阶段的粘土用量最高 。此外 ,随着生球粒径的增大 ,球团强度也在增加 。
利用 XRD 衍射仪对还原后球团的成分进行分析 ,结果如图 3,图 4所示 。
2θ/ ° 图 3 粘土含量为 10%的球团在 10 500C下恒温 2小时的衍射图像
第 3期 李娜 ,等 :高含碳金属化球团强度性质
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2θ/ ° 图 4 粘土含量为 15%球团在 12000C下恒温 2小时的衍射图像
高含碳金属化球团强度性质
李 娜 ,蒋武峰 ,郝素菊 ,王永强
(河北理工大学 冶金与能源学院 , 河北 唐山 063000)
关键词 :添加剂 ;高含碳金属化球团 ;强度 摘 要 :在 1050～1200℃条件下研究了不同的配碳比 、添加剂 、还原温度 、生球粒度等对高含 碳金属化球团强度的影响 。结果表明 :高含碳金属化球团还原后的强度随温度的升高而升高 ; 并且以粘土为添加剂的高含碳金属化球团具有较高的强度 。 中图分类号 : TF 12415 文献标志码 : A
收稿日期 : 2008211220
第 3期 李娜 ,等 :高含碳金属化球团强度性质
编号 1
精矿粉 ( % ) 62
表 1 高含碳金属化球团配比
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淀粉 ( % )
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1 实验原料及设备
实验所用原料有铁精粉 、煤粉以及粘结剂 ,铁精粉为迁安矿 ,煤粉为唐钢第一炼铁厂喷煤用无烟煤粉 ,粘 结剂为粘土 、膨润土和玉米淀粉 。铁精粉的化学成分 (W / % )为 : TFe 67125; FeO 18195; SiO2 4197; CaO 019; M gO 018; H2 O 7113;烧损 0 。无烟煤粉的成分 (W / % )为 :固定碳 78131;氢 4127;氮 0185;氧 12120 。实验 设备为 :圆盘造球机和还原竖炉 。
含碳球团在高温下可以发生自还原产生金属铁 ,它可以用作电弧炉炼钢 ,也可以用来处理工业废水 。本 课题组的上阶段研究表明 :用高含碳金属化球团处理焦化废水其优点是 :处理效果好 ,使用寿命长 ,材料的来 源比较广泛 ,且制造成本低廉操作简单 ,易于实现自动化 ;应用含碳球团的关键问题之一是冷固结球团的强 度 。水玻璃目前已被证明是比较理想的添加剂 ,但是由于加入水玻璃将带入大量的 SiO2 ,且水玻璃的价格 较高 ,因此在保证含碳金属化球团的强度下 ,可考虑使用价格低廉的添加剂 。本实验采用圆盘造球机造球 , 研究不同的配碳比 、不同种类和数量的添加剂以及还原温度等对高含碳金属化球团强度的影响 ,为进行进一 步的实验研究提供一些基础数据 。
212 还原焙烧实验 用 KSJ高温电炉对生球进行焙烧 ,具体实验操作为 : 首先在陶瓷罐中装料 ,生球与木炭交错装满 ,既一层生球一层木炭 ,每罐大约可装 1kg,料装好后 ,用泥
将缝隙密封 。其次就是升温焙烧 :陶罐放好后打开电源开始缓慢生温 ,生温时间大约为一个小时 。实验所用 焙烧温度分别为为 1050℃、1100℃、1150℃和 1200℃。当温度升到所需温度后 ,恒温保持 2个小时 。关掉仪 器 ,当温度降下后将球取出就得到高碳金属化球团 ,将冷却后的球团进行强度分析 ,得到的数据如表 2所示 。
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对表 2中的结果进行分析 ,可得到还原后球团强度随温度和添加剂含量的关系 ,如图 1和图 2:
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从图 1可以得出 ,同一温度下 ,随着粘土配比的升高 ,球团的强度不断提高 。由图 2可以得出 ,还原后球 团的强度随着温度的升高而升高 。这是因为温度越高 ,还原出来的铁越多 ,这些金属铁相互形成连晶 ,所以 球团具有较高的强度 。
1994, 28 ( 3) : 7017071
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河北理工大学学报 (自然科学版 ) 第 31卷
Effect of Add ition Agen t on the Strength of H igh Carbon Bear ing Pellets
L I Na, J IANG W u2feng, HAO Su2jv,WANG Yong2qiang (College of M etallurgy and Energy, Hebei Polytechnic University, Tangshan Hebei 063009, China)
第 31卷 第 3期 2009年 8月
河北理工大学学报 (自然科学版 ) Journa l of Hebe i Polytechn ic Un iversity (Natural Science Edition)
Vo l131 No13 Aug. 2009
文章编号 : 167420262 (2009) 0320020205
2 实验内容及结果讨论
211 造球实验 首先将造球用铁精矿粉和无烟煤粉烘干 ,将铁精粉 、煤粉及添加剂按比例配料 (表 1) ,混匀并在圆盘造 球机中造球 。造球过程中先加入少量的料并喷入适量的水即粉料在旋转着的圆盘中受到重力 、离心力和摩 擦力作用而产生滚动的同时 ,进行补充喷雾水滴 。被水滴润湿的颗粒之间 ,与其接触处形成凹液面而产生毛 细力 ,毛细力将粉料颗粒拉向水滴中心而形式母球 。在母球表面继续喷水加料 ,多次重复后母球逐渐长大 。 为增加生球的机械强度 ,长大到符合要求尺寸的生球需要紧密 。在这一阶段应该停止补充润湿 ,让生球中挤 出的多余水份被未充分润湿的粉料所吸收 。利用造球机所产生的机械力的作用来实现紧密 ,然后将造好的 湿球放入烘箱内烘干 。
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151 21541 [ 16 ] Q ian Y et a1. Efficency of p re - treatment methods in the activated sludge removal of refractory. Compounds in coke2p lant wastewater wat Res.
从图 3和图 4可以看出 ,还原后球团的主要成分是 Fe、C、Fe2 O3 和 SiO2 ,部分样中有少量的 SiC存在 。
3 结论
通过本论文的研究 ,可以得出如下结论 : (1) 高含碳球团经过高温还原后有金属铁被还原出来 ,且球团内含有过剩的碳 ,为铁 —碳微点解法处理 焦化废水打下基础 。 (2) 高含碳金属化球团的强度受原料粒度 、生球大小 、造球水分 、添加剂的种类和用量及焙烧温度的影 响 。原料粒度越小越容易成球 ,生球的直径越大其强度越好 。本实验主要使用价格低廉的粘土作为添加剂 , 通过实验得出 ,粘土配比越高 ,焙烧温度越高 ,球团的强度越高 。 (3) 还原后球团的成分主要是铁 、碳 、三氧化二铁和二氧化硅 。 (4) 由于实验时间限制 ,本实验没有对藻土 、水玻璃等其他粘结剂一一研究 。希望今后能进一步研究添 加剂的种类和数量 ,更好的提高球团的强度 。
表 2 还原后球团的强度
编号
球团粒度 (mm )
还原温度 ( ℃)
还原时间 (m in)
压力 (N ) No1
压力 (N ) No1
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压力 (N ) No1
压力 (N ) No1
平均压 力 (N )
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参考文献 : [ 1 ] 王东彦 ,陈伟庆 ,周荣章 ,等. 钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团的直接还原工艺 [ J ]1 北京科技大学学报 , 1997, 19 ( 2) : 13021331 [ 2 ] Lepm skt J A and Griscon FN Producing D irect Reduced Iron U tilizing Rotary Hearth Furnace[ J ] 1 Industrial Heating 1994 ( 1) 282311 [ 3 ] 曹楚南. 腐蚀电化学原理 [M ]1北京 :化学工业出版社 , 1985. 482541 [ 4 ] 曹楚南. 腐蚀电化学原理 [M ]1北京 :化学工业出版社 , 1994. 422461 [ 5 ] 宋蔚 ,王艳. 焦化废水处理技术研究进展 [ J ]1天津理工学院学报 , 2001, 17 (4) : 972991 [ 6 ] 王景 ,张志杰 ,孙先铎等. 应用生物强化技术处理焦化废水难降解有机物 [ J ]1城市环境与城市生态 , 2000, 13 (6) : 422441 [ 7 ] 肖羽堂. 铁屑强化传统工艺难降解印染废水实践 [ J ]1给水排水 , 1998, 24 (4) : 372391 [ 8 ] 罗凡 ,叶南圣 ,吴峰等. 还原铁粉 /紫外光体系对活性艳红 X - 3 B 溶液的脱色. 环境污染与防治 , 1999, 21 (5) : 1241 [ 9 ] 张一敏. 球团理论与工艺 [M ]1 北京 :冶金工业出版社 , 2004: 20722101 [ 10 ] 姜钧谱. 崔萍. 国内外废钢供求分析与对策 [ R ]1 北京 :冶金工业信息标准研究院 , 20041 [ 11 ] 王芳 ,铁碳内电解法对焦化废水的处理研究 [D ]1太原理工大学 1 [ 12 ] 张景来等编著. 冶金工业污水处理技术及工程实例 [M ]1北京 :化学工业出版社 , 2003: 552561 [ 13 ] 曾德芳 ,袁继祖 ,等 1一种新型环保性污泥脱水絮凝剂的研制与应用 [ J ]1工业水处理 , 2007, 27 (1) : 172201 [ 14 ] 陈敏 ,许韵华 ,晋丽叶 ,杨琳 ,非均相类 fenton试剂处理焦化废水的研究 [ J ]1现代化工 , 2006, 26 (2) 1 [ 15 ] Philippopoulous, C. ; et a1. Homogeneous of phenols in aqueous so; ution with hydrogen peroxide and ferric ions, wat. Sci. Tech. 1997, 36 ( 2 - 3) :