al2o3對艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響_第1頁
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1、Al2O3對艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響對艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響黃曉艷12,胡建杭12(1.省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室,昆明650093)(2.昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院,昆明650093)摘要:摘要:以某銅冶金艾薩熔煉爐余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣為研究對象,研究了Al2O3在高溫下對渣樣熔融特性的影響。結(jié)果表明,渣樣熔融溫度隨著Al2O3比例(1%~16.7%)的提高而提高,當Al2O3達到16.

2、7%、溫度1370℃時,渣樣并沒有出現(xiàn)軟化狀態(tài)。添加16.7%的Al2O3的渣樣在1100℃灼燒1h,渣樣中大部分仍為Fe3O4,只有微弱的鐵鋁尖晶石峰出現(xiàn);當灼燒溫度達到1200℃時,鐵鋁尖晶石的特征峰較為明顯,即生成了大量鐵鋁尖晶石。通過FactSage7.2進行的熱力學(xué)反應(yīng)平衡計算結(jié)果與XRD結(jié)果一致。關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:Al2O3;余熱鍋爐;輻射區(qū);結(jié)渣;熔融特性;艾薩法中圖分類號:中圖分類號:TF811TK224.9文獻標志碼:文

3、獻標志碼:A文章編號:文章編號:10077545(2019)02000000EffectofAl2O3onFusibilityofSlaginRadiationZoneofISAWasteHeatBoilerHUANGXiaoyan12HUJianhang12(1.StateKeyLabatyofComplexNonferrousMetalResourcesCleanUtilization,Kunming650093China(2.Fa

4、cultyofMetallurgicalEnergyEngineeringKunmingUniversityofScienceTechnologyKunming650093China)Abstract:WithslaginradiationzoneofcoppersmeltingwasteheatboilerasresearchobjecteffectofAl2O3additiononfusibilityofslagsamplesath

5、ightemperaturewasstudied.TheresultsshowthatmeltingtemperatureofslagsampleriseswithincreaseofAl2O3ratio(1%~16.7%).WhenAl2O3reaches20%attemperatureof1370℃theslagsampledoesnotpresentsofteningstate.Slagsampleswith16.7%Al2O3a

6、dditionwerekeptbeingburnedfonehourat1100℃mostoftheslagsamplesarestillinFe3O4phaseonlyweakFeAlspinelpeaksappear.TheacteristicpeaksofFeAlspinelaremeobviouswhentemperaturereaches1200℃thatisalargeamountofFeAlspinelisfmedatth

7、etargettemperature.ThermodynamicequilibriumcalculationresultscarriedoutbyFactSage7.2accdwithXRDresults.Keywds:Al2O3wasteheatboilerradiationzoneslagfusibilityISAProcess當前銅冶煉仍以火法為主,其產(chǎn)量約占世界銅總產(chǎn)量的80%。艾薩熔煉法通過從爐頂插入熔體的噴槍噴入富氧空氣,浸

8、沒噴射產(chǎn)生湍動熔池,使氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)激烈地進行。艾薩熔煉強度大、爐料準備簡單,同時產(chǎn)生的煙氣溫度較高(1200℃)[1]。為降溫除塵、回收煙氣余熱和環(huán)保,需配備余熱鍋爐[2]。艾薩煉銅余熱鍋爐屬于多煙道式,分為輻射冷卻區(qū)、連接段及對流受熱區(qū)[3]。鍋爐煙道的結(jié)渣是余熱鍋爐普遍存在的問題,尤其是輻射冷卻區(qū)的結(jié)渣尤為突出。從某種程度講,艾薩煉銅余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣不可避免[4]。因為,在銅原礦中As、Zn、Pb等雜質(zhì)元素含量越高,原礦就越

9、經(jīng)濟,但同時,礦中含有的As、Zn、Pb越高,艾薩爐的配套設(shè)備余熱鍋爐輻射區(qū)就越是容易結(jié)渣。因為物料中以上3種元素的量越高,其進入余熱鍋爐系統(tǒng)的量就越大,并且這幾種物質(zhì)大多以氣態(tài)和液態(tài)的形式進入,對余熱鍋爐受熱面的粘結(jié)性會增大,導(dǎo)致其越容易結(jié)渣[56]。結(jié)渣輕則可使鍋爐傳熱效率下降l0%~20%[7],重則會導(dǎo)致機組降負荷運行乃至停產(chǎn)處理結(jié)渣。因此,研究受熱面結(jié)渣對鍋爐的安全、經(jīng)濟運行具有重要意義[8]。萬軍等[9]在奧斯麥特熔煉爐上升

10、煙道采用結(jié)渣抑制劑對煙道結(jié)焦處理后,焦體變得干燥、松脆易于脫落和清理,煙道的結(jié)渣狀況得到了很大的改善。代杰等[10]研究了有效成分為4.95%MgO、2.11%CaO、8.01%SiO2、0.037%As的結(jié)焦抑制劑在奧斯麥特爐上的應(yīng)用,研究表明,通過添加結(jié)焦抑制劑,可以提高結(jié)渣物的熔點,得到干燥的、易碎的、不易粘附的高熔點化合物,灰渣可以通過自身重力、振打或吹灰器輕易被去除掉。而關(guān)于Al2O3對渣熔融性影響的研究較少,本文研究Al2O

11、3對艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣熔融特性的影響,結(jié)合XRD譜及SEMEDS分析結(jié)渣物相組成變化,為艾薩余熱鍋爐輻射區(qū)結(jié)渣控制提供理論基礎(chǔ)。收稿日期收稿日期:20181117基金項目基金項目:國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金資助項目(U1602272)作者簡介作者簡介:黃曉艷(1985),女,內(nèi)蒙古赤峰人,碩士;通信作者通信作者:胡建杭(1976),男,浙江杭州人,博士,教授.doi:10.3969j.issn.10077545.2019.02.003

12、2結(jié)果與討論結(jié)果與討論2.1Al2O3對結(jié)渣熔融溫度的影響對結(jié)渣熔融溫度的影響添加不同比例的Al2O3后,渣樣的4個特征溫度的變化如圖2所示。從圖2可以看出,隨著加入Al2O3比例的提高,渣的4個特征溫度DT、ST、HT、FT均有所提高。當Al2O3的添加比例較低時,從1%~5%,4個特征溫度的變化比較緩慢;當Al2O3的添加量為9.1%時,渣樣在1260℃軟化;當Al2O3添加到16.7%時,在灰熔點測定儀上不能通過采集到的圖像來觀察

13、渣的形態(tài)變化,因為隨著溫度的升高,爐膛內(nèi)的顏色已經(jīng)與灰錐的顏色融為一體,灰熔點測定儀采集到的圖片為一片白色(圖3)。當溫度達1370℃時(已超過額定溫度70℃),停止加熱,灰錐與托板在灰熔點測定儀內(nèi)自然冷卻,當冷卻到室溫時,取出灰錐與托板,其狀態(tài)與1280℃時在灰熔點測定儀中的狀態(tài)一致,即當添加16.7%的Al2O3時,渣樣并沒有達到軟化狀態(tài)。012345610501100115012001250130013501400FTHTSTDT

14、Al2O3%溫度℃圖2Al2O3對余熱鍋爐結(jié)渣熔融特征溫度的影響對余熱鍋爐結(jié)渣熔融特征溫度的影響Fig.2EffectofAl2O3additiononfusiontemperaturesofslag(a)900℃(b)1200℃(c)1280℃圖3添加添加16.7%Al2O3的結(jié)渣在不同溫度下的形態(tài)的結(jié)渣在不同溫度下的形態(tài)Fig.3MphologiesofslagwithAl2O3additionof16.7%underdiffere

15、nttemperature2.2不同溫度下的物相分析不同溫度下的物相分析對添加16.7%Al2O3的渣樣進行了XRD及SEMEDS分析,渣樣在不同溫度下的XRD譜如圖4所示。由圖4可知,在溫度為1100℃時,添加16.7%Al2O3后,渣的主要成分仍為Fe3O4,這與艾薩煉銅工藝有關(guān),并與原渣XRD檢測結(jié)果一致。同時伴有微弱的鐵鋁尖晶石特征峰出現(xiàn)。當溫度達到1200℃時,F(xiàn)e3O4特征峰減弱,而鐵鋁尖晶石的特征峰進一步增強,說明渣中的F

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