钢铁研究学报

作者：刘振浩^1,2, 田铁磊^1,2, 陈焕龙^1,2, 寇鑫林^1,2, 张玉柱^1,2

单位：1.华北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063210;；2.河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山063009

关键词：冶金粉尘,碳氢气氛,金属化率,脱锌率,锌铁分离

基金：国家自然科学基金重点资助项目(U20A20271);河北省自然科学基金资助项目(E2020209184);河北省教育厅资助项目(ZD2021084)

为降低碳排放,高效回收冶金粉尘中锌、铁元素,对碳氢气氛下冶金粉尘的反应体系进行热力学分析非常重要。通过高温焙烧试验系统研究了不同工艺参数(如温度与时间)对冶金粉尘金属化率与脱锌率的影响,并借助X射线衍射(XRD)分析方法与电子扫描显微镜-能谱分析仪(SEM-EDS)技术,揭示了温度对物相演变与微观结构的调控机制,进而阐明了碳氢协同作用下的锌铁分离机制。结果表明:含锌物相在碳氢耦合作用下的迁移过程主要分为2个过程,当温度低于锌的沸点(907 ℃),ZnFe₂O₄基本还原为ZnO;当温度高于锌的沸点,ZnO在碳氢的共同作用下,发生ZnO到Zn(g)的物相转变。当还原温度为1 050 ℃、时长为20 min、高炉布袋灰与转炉污泥的碳氧比(C/O)为0.8,且处于H₂∶CO∶CO₂∶N₂=6∶2∶1∶1的还原气氛下,冶金粉尘的金属化率与脱锌率均达到最佳值。此外,由于氢还原含铁氧化物过程中矿相间的膨胀系数不同,导致界面处易产生热应力,从而形成裂缝。随着H₂的不断消耗,渗碳反应加剧,产生更多CO使球核内部蒸气压增大,导致球核破裂,产生大量裂纹。反应的不断进行使裂缝逐渐加深,缝隙的出现促使锌铁氧化物还原反应正向进行。

来源：2025年第11期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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