冶金电炉中可吸入颗粒物的形成.docx

冶金电炉中可吸入颗粒物的形成
《不锈钢冶炼粉尘形成机理及直接回收基础理论和工艺研究》
不锈钢是上世纪初为建造化工设备和军工装置由德国、美国和英国开发的一种金属材料,因其具有良好的耐蚀、耐热、耐用、表面光亮、强度和韧性高、易加工、使用寿命长、并可回收利用等特点,
我国不锈钢生产始于年,太钢采用电弧炉炼出了我国第一炉不锈钢
不锈钢的冶炼最初在柑祸中进行,电弧炉发明后才有了工业规模
电弧炉与炉外精炼设备双联冶炼不锈钢的方法称为二步法,它是目前不锈钢生产的主要冶炼方法,
采用电弧炉或转炉完成熔化或铁水的预处理,顶底复吹转炉完成快速脱碳或“三脱”,并配备其它精炼装置的不锈钢冶炼工艺被称为三步法,它是当前世界上生产不锈钢最有优势的一种方法。
不锈钢冶炼过程所产生的含镍、铬废弃物为粉尘和炉渣,但粉尘与炉渣的化学成份和物理特性随生产工艺的不同而各异。
我国不锈钢冶炼流程
) 烟尘危害。炼钢过程中不可避免的要产生烟尘,其产生量大约为炉料量的1%,即炼每It钢,大约产生10kg烟尘。
在电炉生产厂房中采用全封闭式炉罩,俗称“狗窝”。
全封闭式炉罩在降低噪声方面效果显著,可降低噪声20-30dB, 同时,它与除尘管道相连,在除尘方面也起到很好作用。
电弧炉炼钢己走过近一个世纪的历程,在冶炼回收废钢和金属材料上具有明显的优势川,随着电力供应的不断充分和电价的降低,电弧炉已成为采用废钢返回料生产不锈钢的首选设备,目前采用电弧炉一两步法生产的不锈钢占世界产量的。
电弧炉结构示意图
不锈钢冶炼粉尘
不锈钢冶炼过程产生装炉量1-2%的粉尘,它取决于冶炼方法和操作工艺,在北美每年约有120kt不锈钢冶炼粉尘;我国成为世界不锈钢生产第一大国,每年将有200kt以上的不锈钢冶炼粉尘。目前不锈钢生产采用一次、二次和钟罩除尘方式最终将粉尘收集于袋式除尘器中,尘中除含铁外还含有大量的铬、镍、锅、铅、锌
等有毒有害的重金属,粉尘的现场堆放和处理严重影响生产工人的身体健康,粉尘的简单堆放因尘中的重金属被雨水或地下水浸出而造成环境污染.
不锈钢粉尘的简单堆放不仅造成环境污染,而且将导致尘中的有价金属资源流失,尤其是镍、铬等为我国匾乏的金属资源。
在美国随粉尘的类型和处理方式的不同每吨粉尘的处理费用高达至150-200美元,即生产每吨不锈钢需花费至3-6美元处理和处置粉尘.
不锈钢冶炼粉尘产生于高温冶炼过程,冶金炉内的吹氧和高温条件导致金属挥发以及金属和炉渣的固体颗粒和液滴进入烟气,如铅、锌、福、***化铬、铬铁和其它物质的挥发,这些挥发物在烟道中冷却沉积于金属和炉渣固体颗粒物之上,最终收集于袋式除尘器或电除尘器等除尘系统中

,气泡产生于钢液氧气吹炼阶段,进入炉渣时仍携带有一层钢液,这一现象常被称为碳沸腾,烟气出炉后气泡中的金属被迅速氧化,该氧化热导致气泡中的金属进一步挥发,。烟气中挥发物的沉积和粉尘的形成机理存在两种不同的方式,即气相均质形核和非均质形核,目前的不锈钢冶炼除尘方式收集的粉尘形态学分析结果显示两种方式同时存在,这一研究结果为改革现有的除尘系统分离不同成份的粉尘提供了依据。
不锈钢冶炼粉尘颗粒十分细小,70-90%的颗粒粒径小于5µm,其中大部分小于1µm,但长期堆存时因吸潮而聚集成大颗粒.
-4m2/g、-,-,-。不锈钢冶炼粉尘的化学成份取决于熔炼方法,因此各生产厂家的粉尘成份各不相同,但其共同点是与碳钢粉尘完全不同,铅、锌的含量低而镍、铬的含量高,。、Fe、Si、Cr等元素在不锈钢粉尘中的分布,发现Cr均匀分布于粉尘中,而Fe和Si并未分布均匀,这说明粉尘以非均质方式形成,某些颗粒含铁高的来自钢液,某些颗粒含SiO2高的来自炉渣,Cr分别以均质和非均质的方式沉积于粉尘的表面。粉尘中的金属元素以不同的氧化物形态存在,铁以FeO3和FeO4的形态存在,铬以Cr2O3和CrO的形态存在,镍以NiO的形态存在。粉尘中也探测到少量的金属态元素(Fe、Cr、Ni),这些金属元素位于粉尘颗粒的中心部位,并在外表包裹着氧化物层。不锈钢冶炼粉尘中还含有SiO2、MgO、CaO等,但它们主要以复相氧化物的形态存在。
不锈钢冶炼粉尘的形成
不锈钢冶炼在高温(1550-1700℃)下进行,蒸发的金属在通风系统中被氧化以及炉渣成份直接被热气流带入通风系统,最终沉积于布袋除尘器中成为粉尘。不锈