第11期 高金涛等：高炉粉尘Fe和Zm非熔态分离工艺 ·1271· 出来，并于空气中被氧化、凝华成ZnO.采用布袋除 000000000000 Fm≥∑ 尘方式对高炉粉尘还原过程中的含锌挥发物进行回 收，并针对其中的K、C等元素进行水洗处理，对剩 rtir 00 余富Z物料进行X射线衍射和X射线荧光分析. C F 2结果与讨论 Fa≤∑F倒 10000000000000000000 2.1高炉粉尘非熔态还原 500mr 高炉粉尘非熔态还原实验结果如表1所示. F一浮力一黏性力：G一重力：F一磁性力：F和F一作用 由表1可以看出：在910~1010℃，使用纯H2 于磁性和非磁性颗粒的磁力：F(m)和F(一作用于磁性和非磁 或C0为还原剂，能分别实现粉尘中Fe,0,(s)→ 性颗粒的竞争力 Fe(s)及Zn0(s)→Zn(g)的高度转变（其中Y1、Y2 图6磁选分离示意图 可达到90%以上)；而C元素仅部分参加还原反应， Fig.6 Schematic illustration of magnetic separation 产物中仍残留70%以上的C元素. 表1实验结果 Table 1 Experimental result 1 2 5,6,7 金属化气化脱锌C挥发 e(TFe)/w(MFe)/w(Zn)/ 序号 实验 A B AxB C e 率，Y/%率，Y2/%率，Y/% % % 1 910(1) 2(1) H2(1) A:B C1 88.37 97.37 13.47 43.67 38.59 0.47 2 910(1) 2(1) C0(2) A:BC2 89.45 98.57 16.80 43.90 39.27 0.25 3 910(1) 4(2) H2(1) A B2C1 88.99 98.77 30.85 45.32 40.33 0.23 4 910(1) 4(2) C0(2) A B2C2 88.66 99.72 32.34 50.09 44.41 0.05 5 1010(2) 2(1) H2(1) A2BCI 91.03 99.75 33.11 49.60 45.15 0.05 6 1010(2) 2(1) C0(2) A2 B:C2 91.69 99.14 33.13 44.78 41.06 0.17 7 1010(2) 4(2) H2(1) A2 B2C1 91.61 99.85 33.51 46.92 42.98 0.03 81010(2) 4(2) C0(2) A2B2C292.49 99.95 34.34 49.29 45.59 <0.01 2.1.1还原产物颗粒形貌及粒度分析 粉状（粒度分布为750~6210nm),无需再破碎和细 对高炉粉尘还原产物的颗粒形貌及粒度分布情 磨，可直接采用磁选/重选等方法将铁元素与其他杂 况进行测定，结果得出：在910~1010℃进行还原， 质元素进行非熔态分离.图7和图8为8号实验的 还原产物颗粒之间并未发生烧结，其还原产物仍为 结果 400-( 700上(c 300 兰500 本 200 300 100 100 0 A Ca 50 nm 能量keV 能量keV 图7还原产物的颗粒形貌和能谱.()颗粒形貌：(b)言铁颗粒6的能谱：(c)富碳颗粒3的能谱 Fig.7 Morphology and EDS spectra of the reduction product:(a)morphology of particles;(b)EDS spectrum of iron-bearing particle 6:(c)EDS spectrum of carbon-bearing particle 3 2.1.2各因素的影响规律 化脱锌率指标很高(Y2>99%),三因子对气化脱锌 为剔除因子间交互作用及不显著因子的影响， 率影响的显著性均不明显(sig>0.05);(3)还原温 本研究采用数理统计方法对多因素实验进行分析. 度、时间对C挥发率Y的影响非常显著(sg< 对表1实验结果进行方差分析，结果列于表2 0.01). 由表2可以看出：(1)还原温度对金属化率Y, 对各相关因子进行主效应分析，结果列于表3. 的影响非常显著（否定概率sig<0.01):(2)由于气 由表3可以看出：(1)在1010℃下还原较在第 11 期 高金涛等: 高炉粉尘 Fe 和 Zn 非熔态分离工艺 F—浮力; f—黏性力; G—重力; Fmag—磁性力; F( m) mag 和 F( n) mag —作用 于磁性和非磁性颗粒的磁力; Fi( m) c 和 Fi( n) c —作用于磁性和非磁 性颗粒的竞争力 图 6 磁选分离示意图 Fig． 6 Schematic illustration of magnetic separation 出来，并于空气中被氧化、凝华成 ZnO． 采用布袋除 尘方式对高炉粉尘还原过程中的含锌挥发物进行回 收，并针对其中的 K、Cl 等元素进行水洗处理，对剩 余富 Zn 物料进行 X 射线衍射和 X 射线荧光分析． 2 结果与讨论 2. 1 高炉粉尘非熔态还原 高炉粉尘非熔态还原实验结果如表 1 所示． 由表 1 可以看出: 在 910 ～ 1 010 ℃，使用纯 H2 或 CO 为还原剂，能分别实现粉尘中 Fe2O3 ( s) → Fe( s) 及 ZnO( s) →Zn( g) 的高度转变( 其中 Y1、Y2 可达到 90% 以上) ; 而 C 元素仅部分参加还原反应， 产物中仍残留 70% 以上的 C 元素． 表 1 实验结果 Table 1 Experimental result 序号 1 2 3 4 5，6，7 A B A × B C e 实验 金属化 率，Y1 /% 气化脱锌 率，Y2 /% C 挥发 率，Y3 /% w( TFe) / % w( MFe) / % w( Zn) / % 1 910( 1) 2( 1) H2 ( 1) A1B1C1 88. 37 97. 37 13. 47 43. 67 38. 59 0. 47 2 910( 1) 2( 1) CO( 2) A1B1C2 89. 45 98. 57 16. 80 43. 90 39. 27 0. 25 3 910( 1) 4( 2) H2 ( 1) A1B2C1 88. 99 98. 77 30. 85 45. 32 40. 33 0. 23 4 910( 1) 4( 2) CO( 2) A1B2C2 88. 66 99. 72 32. 34 50. 09 44. 41 0. 05 5 1 010( 2) 2( 1) H2 ( 1) A2B1C1 91. 03 99. 75 33. 11 49. 60 45. 15 0. 05 6 1 010( 2) 2( 1) CO( 2) A2B1C2 91. 69 99. 14 33. 13 44. 78 41. 06 0. 17 7 1 010( 2) 4( 2) H2 ( 1) A2B2C1 91. 61 99. 85 33. 51 46. 92 42. 98 0. 03 8 1 010( 2) 4( 2) CO( 2) A2B2C2 92. 49 99. 95 34. 34 49. 29 45. 59 ＜ 0. 01 2. 1. 1 还原产物颗粒形貌及粒度分析 对高炉粉尘还原产物的颗粒形貌及粒度分布情 况进行测定，结果得出: 在 910 ～ 1 010 ℃ 进行还原， 还原产物颗粒之间并未发生烧结，其还原产物仍为 粉状( 粒度分布为 750 ～ 6 210 nm) ，无需再破碎和细 磨，可直接采用磁选/重选等方法将铁元素与其他杂 质元素进行非熔态分离． 图 7 和图 8 为 8 号实验的 结果． 图 7 还原产物的颗粒形貌和能谱 . ( a) 颗粒形貌; ( b) 富铁颗粒 6 的能谱; ( c) 富碳颗粒 3 的能谱 Fig． 7 Morphology and EDS spectra of the reduction product: ( a) morphology of particles; ( b) EDS spectrum of iron-bearing particle 6; ( c) EDS spectrum of carbon-bearing particle 3 2. 1. 2 各因素的影响规律 为剔除因子间交互作用及不显著因子的影响， 本研究采用数理统计方法对多因素实验进行分析． 对表 1 实验结果进行方差分析，结果列于表 2． 由表 2 可以看出: ( 1) 还原温度对金属化率 Y1 的影响非常显著( 否定概率 sig ＜ 0. 01) ; ( 2) 由于气 化脱锌率指标很高( Y2 ＞ 99% ) ，三因子对气化脱锌 率影响的显著性均不明显( sig ＞ 0. 05) ; ( 3) 还原温 度、时 间 对 C 挥 发 率 Y3 的 影 响 非 常 显 著 ( sig ＜ 0. 01) ． 对各相关因子进行主效应分析，结果列于表 3． 由表 3 可以看出: ( 1) 在 1 010 ℃ 下还原较在 ·1271·