第8期 葛新锋等：隧道窑工艺处理不锈钢除尘灰的实验研究 ·861· 条走势相反的曲线.其中C02的曲线在约430℃时 降低至最低点，而C的曲线也出现了短暂的平衡 开始下降，C0的曲线在约470℃时开始上升.这说 这说明从430~1000℃区间，C的减少绝大部分是 明在430℃时以前，起还原作用的是碳，还原产物气 由于与C02反应的消耗，而不是由于还原金属氧化 相部分是C02;430℃时生成的C02开始与碳反应 物的消耗，此间起还原作用的主要是C0,且C0的 生成C0,生成的C0随即参与了氧化物的还原反 生成量大于其消耗量，因此C0的曲线总体上升.从 应.随着温度的升高，CO2和C的曲线迅速降低， 以上分析可知不锈钢除尘灰的还原也遵从耦合反应 C0的曲线迅速升高，大约在1000℃时C02的曲线 机理. FeCr,0.(s) CO C(s) 10 Ni(s) Ni(s) COW r.C,(s) C0,g) Fe0 Fe(s) Fe.C(s) Cr0,9) co.(g CO(g 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 温度℃ 图1热力学相图 Fig.I Thermodynamic phase diagram 表3焦粉主要化学成分（质量分数） 2实验部分 Table3 Main chemical composition of the coke 2.1实验原料 本次实验的主要原料有不锈钢除尘灰、铁鳞、 82.45 0.54 水、黏结剂和焦粉。其中不锈钢除尘灰来自于宝钢 2.2实验原料配比、操作温度及反应时间 不锈钢分公司，实验共用了4：还原剂用的是焦炭 由热力学计算可得到将除尘灰中的金属氧化物 粉：黏结剂用的主要是膨润土、黄糊精和水：另外为 完全还原成金属所需要的碳质量分数为13%左 了提高烧结后的粉尘团块的强度，还在部分粉尘中 右圆，但由于金属氧化物的还原特别是铬的还原需 配加了少量铁鳞.各原料的主要化学成分如表1、表 要高温和高的含碳量，且实验采用外置焦粉，因此要 2和表3所示. 保证有一定的残碳量，本实验采用外置占除尘灰质 表1宝钢不锈钢除尘灰主要化学成分（质量分数） 量35%的焦粉，以保证有充足的还原剂，具体方案 Table 1 Main chemical composition of stainless steel dust in Baosteel 如表4所示. % 表4综合实验方案 Fe Ni Cr Zn Mg Table 4 Comprehensive experimental scheme 37.94 0.75 10 1.52.5 1.15 质量分数/% 加水量/操作反应 方案 除尘粉铁鳞黏结剂%温度/℃时间小 表2铁鳞主要化学成分（质量分数） 第一种95 0 5 6 1200 42 Table 2 Main chemical composition of the iron scale 第二种 75 20 6 1200 42 TFe Ni Cr 第三种 55 40 6 1200 42 72.00 0 0 注：加水量指的是水与除尘灰的比例第 8 期 葛新锋等: 隧道窑工艺处理不锈钢除尘灰的实验研究 条走势相反的曲线． 其中 CO2 的曲线在约 430 ℃ 时 开始下降，CO 的曲线在约 470 ℃ 时开始上升． 这说 明在 430 ℃时以前，起还原作用的是碳，还原产物气 相部分是 CO2 ; 430 ℃ 时生成的 CO2 开始与碳反应 生成 CO，生成的 CO 随即参与了氧化物的还原反 应． 随着温度的升高，CO2 和 C 的曲线迅速降低， CO 的曲线迅速升高，大约在 1000 ℃ 时 CO2 的曲线 降低至最低点，而 C 的曲线也出现了短暂的平衡． 这说明从 430 ～ 1 000 ℃ 区间，C 的减少绝大部分是 由于与 CO2 反应的消耗，而不是由于还原金属氧化 物的消耗，此间起还原作用的主要是 CO，且 CO 的 生成量大于其消耗量，因此 CO 的曲线总体上升． 从 以上分析可知不锈钢除尘灰的还原也遵从耦合反应 机理． 图 1 热力学相图 Fig． 1 Thermodynamic phase diagram 2 实验部分 2. 1 实验原料 本次实验的主要原料有不锈钢除尘灰、铁鳞、 水、黏结剂和焦粉． 其中不锈钢除尘灰来自于宝钢 不锈钢分公司，实验共用了 4 t; 还原剂用的是焦炭 粉; 黏结剂用的主要是膨润土、黄糊精和水; 另外为 了提高烧结后的粉尘团块的强度，还在部分粉尘中 配加了少量铁鳞． 各原料的主要化学成分如表 1、表 2 和表 3 所示． 表 1 宝钢不锈钢除尘灰主要化学成分( 质量分数) Table 1 Main chemical composition of stainless steel dust in Baosteel % Fe Ni Cr Zn Mg 37. 94 0. 75 10 1. 5 ～ 2. 5 1. 15 表 2 铁鳞主要化学成分( 质量分数) Table 2 Main chemical composition of the iron scale % TFe Ni Cr 72. 00 0 0 表 3 焦粉主要化学成分( 质量分数) Table 3 Main chemical composition of the coke % C S 82. 45 0. 54 2. 2 实验原料配比、操作温度及反应时间 由热力学计算可得到将除尘灰中的金属氧化物 完全还原成金属所需要的碳质量分数为 13% 左 右［8］，但由于金属氧化物的还原特别是铬的还原需 要高温和高的含碳量，且实验采用外置焦粉，因此要 保证有一定的残碳量，本实验采用外置占除尘灰质 量 35% 的焦粉，以保证有充足的还原剂，具体方案 如表 4 所示． 表 4 综合实验方案 Table 4 Comprehensive experimental scheme 方案 质量分数/% 除尘粉 铁鳞 黏结剂 加水量/ % 操作 温度/℃ 反应 时间/h 第一种 95 0 5 6 1 200 42 第二种 75 20 5 6 1 200 42 第三种 55 40 5 6 1 200 42 注: 加水量指的是水与除尘灰的比例． ·861·