燃烧系统：电弧炉炼钢粉尘的固化处理【维多利亚】
电弧炉炼钢粉尘的固化处理彭兵，张传福，彭及（中南工业大学冶金科学与工程系，湖南长沙粘土混合后经高温固化处理可将重金属元素包裹，以免在堆放时重金属被雨水或地下水浸出而污染水源。采用粘土作为固化添加剂较为经济，经实验研究电孤炉粉尘与粘土质量混料比选择1：1，固化加热温度可降低至1200C，固化处理后的粉尘达环保标准，填埋弃置不会对环境造成污染。并采用TGA，DTA和FTIR对固化产物进行热分析，可为固化产物的进一步开发利用提供热分析依据。
国外电弧炉炼钢发展十分迅速，预计21世纪将达到钢产量的50%以上，尤其对不锈钢和特种钢的生产，电弧炉具有明显的优势。电弧炉炼钢产出装炉量1%~2%的粉尘，粉尘中除含铁外，还含有铅、锌、镉、铬和镍等重金属元素丨11.美国环保局（EPA）对电弧炉粉尘进行了毒性浸出试验（TCLP），铅、镉和铬等不能通过环保法标准，因此将该尘分类为有害废物，在国外被禁止以传统的方式填埋弃置。电弧炉粉尘与粘土均匀混合后经高温固化处理，重金属可被粘土中其它物质包裹使其稳定，从而使粉尘中的重金属元素不易被浸出而污染环境丨2~4.Huggins（金属氧化物）的熔化温度可降低到1200C以下，且金属氧化物在熔体中的含量可达40%~50%，这为降低固化处理温度提供了依据。Beall161报道52%SiO2-15%AkO3-MeO（Fe，CaMg等其它金属氧化物）易熔和形成玻璃，经再加热后可获得细小的玻璃陶瓷材料，这可为固化后的产物找到未来市场。本研究中，采用易于获得的普通粘土作为固化剂以满足生产实际的需要。通过控制电弧炉粉尘与粘土的混料比和实验寻找最低固化温度，以降低电弧炉粉尘固化生产成本并为固化工艺提供参数。对固化产物进行浸出试验，检测固化结果是否满足环保要求。利用固化产物生产玻璃或陶瓷要求加热时稳定、不发生化学反应。实验研究对固化产物进行热分析，可为固化产物的利用提供热分析依据。
1原料和方法电弧炉炼钢中，粉尘经布袋收集。粉尘中含有Fe，CdCrNiSiC，MnMg，Pb和Zn.本研究中使用粉尘的化学成分见表1，X射线衍射分析显示铁以Fe2O3、铬以CiO、镍以NiO的形式存在（见），粉尘的物相结构和含量列于表2，粉尘形态见。
实验使用的粘土，主要化学成分见表3.表1实验用电孤炉粉尘的化学成分w/表2实验用电弧炉粉尘的物相成分表3粘土的主要化学成分彭兵（1956―），男，中南工业大学讲师，博士研究生。
2.2固化和浸出试验采用回转窑进行实验与将来的实际应用较为接近，但在生产实际中可将电加热改为燃气或燃油。固化结果见比较和可见，电弧炉粉尘中的重金属氧化物由单纯氧化物转变为复合型氧化物，产物形态也发生了变化（见）从而可有效防电弧炉粉尘与粘土均匀混合后，在室温下干燥3d混合料为平均10mm的小团块。采用电炉加热混合料检测软化温度，确定混料比和固化温度。固化实验在电热回转窑中进行，回转窑转速控制为1.5r/min，混合料在高温区停留约35min，米用K型热电偶插入窑内检测和控制加热温度。固化后进行浸出性能和稳定性检验。浸出试验采用pH=5.0的弱醋酸溶液并配入适当醋酸钠以稳定过程的pH值，在室温下浸泡24h后采用ICP分析浸出液成分并与EPA标准对比。固化产物稳定性的检测采用TGA和DTA，并采用FTIR检测气相成分的改变。
2实验结果2.1软化温度与混料比选择bookmark6实验中发现，粉尘的熔化温度很高，常压空气中软化温度高达1600C以上。这样的过高温度，不利于经济固化，但粘土中的氧化硅和氧化铝可与粉尘中氧化物作用降低软化温度，结果见。由可见，粉尘为混合料50%时软化温度最低约1180C因此，选择混料比为1：1（质量分数）固化温度为表4浸出液ICP分析结果元素EPA标准ICP结果元素EPA标准ICP结果止被浸出而污染环境。浸出结果证实了这一事实（见表4但ICP不宜分析Hg和Se）。由表4可见达到环保标准。
23固化产物稳定性进行检验，结果见和。TGA曲线显示固化产物十分稳定，加热至1000C失重仅0.3%DTA曲线显示在加热过程中没有明显的反应发生。FTIR探测到微量的H2和C2它们来自存放时与空气的接触。这一结果显示固化产物可满足玻璃和陶瓷生产对原料化学稳定性的要求。
固化产物热重和热差分析结论a电弧炉粉尘与普通粘土混合加热固化是一经济实用的方法，固化结果可达环保要求。
为降低固化加热温度，电弧炉粉尘与粘土的混料比选择1：1（质量分数）为宜，固化加热温度为1200固化设备可采用回转窑。
热分析结果显示固化产物稳定，可满足玻璃和陶瓷生产对原料化学稳定性的要求。
