《毕业论文外文文献平PDF中英文对照(安全专业)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文外文文献平PDF中英文对照(安全专业)（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、附录A针对不锈钢粉尘结块性质的研究 彭兵柴立元宋海琛彭及闵小波王云燕何德文 （中国上海中南大学冶金科学与技术学410083）摘要: 目前，在不锈钢粉尘处理及环境保护领域正开发一种新型的直接回收技术,主要对回收的集聚性贵重金属灰尘进行分析,以确保回收的效果符合国家对金属粉尘排放量的规定。 可以通过调查研究得到其主要特性如：特殊的优点，可过滤性、粉尘团的结构和化学组成。 SEM图像显示了大量的孔隙对球状体凝聚力的影响。球状体中颗粒排列显示出任何结晶凝结物的形成都是不规则的，从而导致了球状体缺乏一定的承受能力。当木质素被用作为木质材料的粘合剂同时绿球状体在室温中干燥60h左右,具有很大强度的球状体可
2、以吸收除了千分之一粒度的粉尘。根据浸入试验结果显示,球状体的凝聚不符合美国环境保护机构所制定的相关规定。长期的储存球状物质会引发一系列的环境问题。关键词：凝聚物；不锈钢粉尘；回收1说明在不锈钢冶炼操作过程中,当冶炼温度达到1600或更高时，在这样的 件下，大概1%-2%(质量分数)的废弃金属屑将被冲进熔炉 。 所有现存的锌、铅、镉等物质进入了气体阶段。与此同时,高温、震荡是导致冶炼炉内钢铁中铬、镍等物质挥发的主要原因。当蒸气炉中存在金属费屑、出炉气温骤降时,烟气被氧化并凝聚。在物理及化学凝聚过程中所形成的复杂的微观凝聚物，例如瞬间产生的粉尘微粒，都会作为特殊的物质，被收集在 除尘系统中。 这种
3、粉尘通常被认为是在钢铁的冶炼过程中产生的一种副产物。作为一个副产品的储存过程，依据环境治理规则，粉尘中的重金属物质被集中的过滤到地下水或雨水中。除此之外，粉尘问题也是不锈钢生产者所关心的问题，因为它包含着大量有价值的元素， 如铬、镍、在中国是很稀少的。通过以往研究的成果指导不锈钢粉尘直接回收技术的发展，它是一种可弥补性的观点用于当粉尘被直接送入金属熔炉中时恢复现存金属元素的性质。首先在钢镀粉尘中混入碳或是其他类型的还原剂,并形成球状物质，随后进入冶炼炉。利用碳来减少粉尘中的金属氧化物是很方便可行的,作为不锈钢合金中的重要元素，用以恢复金属合金退化成钢的过程这是一种自我退化的过程。为了实现这样的
4、过程,通常是通过研究粉尘的特性，建立起针对球状物质减少的等温及非等温动力学模型。在实际的直接回收过程中球状体的属性是非常重要的。 因此,在这篇论文中阐述了球状体的强度、化学成分以及凝聚力等性质。 2以实验为基础2.1 集聚法一个在实验室中所建立起来的圆状球体物质被应用于凝聚实验。他包括如图一所示的两个同心圆环。铝环的内直径为400毫米，橡胶外圈的直径为600毫米。 球状凝聚物的旋转速度是每分钟15-45转同时倾角在 10-25的范围内。通过一系列的方法进行球状体凝聚实验。用一个小勺子将粉尘混合物装入内环中。然后向内环中加入喷雾剂或是粘结剂溶液且数量逐渐增加,并不断地搅拌混合,直到内环中的所有物
5、质都凝结成球状。随着过程的继续发展,越来越多的球状物质形成，较大的颗粒从内环中出来落入到外环。马弗炉是一种用于物质干燥的装置可以控制和记录脱水以及烘干的温度及时间。生成的球状物的大小各异，在所有的凝聚测试中球状物的直径大都分布在10至20毫米左右。以这种方式取得的球状物质被用来作进一步的研究。图1球形凝聚物示意图Fig.1 Schematic of disc pelletizer2.2形态及成分分析 为了探讨球状体核心的形态和组成，球状物质被分割成一半制成切片样本。然后,样品外表面镀一层金属图层可以获得更好的导电效率。球状物质断面结构利用电子扫描显微镜进行检测。通常利用能量色散X射线光谱仪对球
6、状物体截面不同粒子元素进行分析。2.3破碎强度测试 球状物体的破碎强度可以通过使用奥尔森大学的强度测试仪进行检测。单个的球状物体被放置在两块平行板之间并对其施加不规则的作用力，直到导致球状体破坏为止。随后，报道破碎强度每分钟降低了10毫米左右 。最大作用力的应用优先与球状体爆破点的强度数值，保留三种球状体然后在每组测试中可以计算出抗压强度的平均数值。2.4浸出试验 对于球状体进行浸出试验是依据美国环境保护机构所建立的浸出毒性物质特性程序。众所周之，浸出毒性物质特性程序被应用于包含着毒害物质和不稳定有机物的有害废物中。 一次浸出实验进程中所需的浸出液中含有49微克/公升醋酸和37微克/公升醋酸钠
7、即硬石膏。 样品、浸出液和蒸馏水混合的质量比为1:1:9。浸出液酸碱度 pH值采用微机检查计算。球状体在室温下被浸泡24h，比传统的浸出毒性物质特性程序要多6小时以上。利用等离子体光谱仪(ICP)分析金属浸出液的浓度,以判定球状物质的稳定性。 图2 受力测试示意图Fig.2 Schematic of strength testor3结果与讨论3.1选择粘合剂 在不锈钢粉尘结块过程中，粘合剂起着重要的作用。粘合剂的主要作用是为了提高材质的凝聚性以及球状体的强度。 工业上常见的无机粘结剂有，膨润土、石灰、可溶性玻璃和水泥。部分有机粘合剂如糊精及焦油也可使用,但使用的次数要少于无机粘合剂。尽管硅酸盐
8、水泥对于 烧结冶金原料具有较好的约束力，但由于其二氧化硅的含量较低 。因此，硅酸盐水泥的凝聚力不及可溶性玻璃即铝酸盐。由于循环球状体强度要求，采用水溶性玻璃和硅酸盐水泥作粘合剂不能满足直接的要求，而只能大量采用水泥作为黏合剂。 但在球状体中存在过多的水泥会影响矿渣在形成过程中的直接回收。至于水玻璃粘结剂, 它只能用于特定的反应条件即当大气中二氧化碳遇水生成碳酸与二氧化硅反应形成具有强大凝聚力的细微颗粒。在考虑到高温以及存在的一些有害气体的情况下，通常不选用糊精及沥青作为粘合剂。膨润土,白云石和木质素被用做不锈钢粉尘结块的粘合剂。 膨润土是一种由特殊物质制成的粘土,在它的原子之间的空间内可吸收大
9、量的水。研究其特点, 膨润土黏合剂可以提高球状体颗粒之间的凝聚力。白云石不是通常使用的石灰,由于颗粒之间形成坚固的连接网络, 随后由二氧化碳的增加及活跃性形成了方解石,从而大大提高了材料的凝聚性。与石灰石不同，由白云岩组成的白云石,非常适合矿渣的直接回收。 这些测试的目的是在完全相同的情况下比较三种粘合剂的适用特性。诸如 粉尘粒子的大小、质量比、球状体硬化度等等。从图三中可以显示某些球状体的承载能力是非常低的。 这种脆弱的球状体不适合在生产过程中直接回收。当它们被添加到冶炼炉中时,脆弱的球状体会被破坏，从而使还原剂碳有更多的机会与空气接触，球状体很容易被烧毁。除此之外,剩余的碳和灰尘很容易从炉
10、中飘移出来。木质素和膨润土对球状体的凝聚能力还不够高,但也远高于白云石对球状体的聚集能力.。在干燥高温下，木质素可以得到更有效的利。 这给了我们一些启示，利用一种固有的方式增强球状体的凝聚强度。 因此, 木质素被选中作为烧结不锈钢粉尘的粘结剂，可以消除球状体的缺陷，目前在木质素中存在的硫磺,会影响到不锈钢的品质。图3 球状体在白云石、膨润土、木质素作为粘合剂应用中的强度比较Fig.3 Crushing strength comparison of pellets using dolomite,bentonite and lignosulfonate as binders3.2粒度 微小颗粒凝聚
11、最重要的特性是积聚能力。积聚能力定义为粒子所能承受的抗压强度。粒度是微小颗粒的特性之一，粒度反映的是颗粒的大小及其分布情况。 在这项研究中表明,产生积聚的不锈钢粉尘粒径分布为，小于38m、3853m, 150212m 212 300m 、300425m 、大于425m。 图4中显示尘粒样本的粒度分布。可以从图4中发现,超过80%的粉尘粒子的粒径大于38m ,而且有55%以上的颗粒粒径大于200m,同时表明基于集聚理论上所得到的结果在实际的凝聚过程中会存在一些困难。 图5中显示出一个奇怪的现象,球状体的强度随粒径的增加而增加。从图5中可以看出球状体粉尘粒度大小为3853 m所能承受的强度最大。
12、所能承受强度居于第二位的是原始的粉尘颗子中混合的所有颗粒。 而承受强度最低的尘粒是粒径大小为212300m。因此,在粉尘积聚之前进行研磨是不必要的。 图4 粉尘颗粒大小的分布Fig.4 Distribution of dust particle sizes图5不同颗粒的球状体强度大小Fig.5 Pellet strength at different particle size3.3热处理 对于未干透的球状体强度不足的情况下进行直接回收不锈钢粉尘的方法。这就是为什么热处理应采取进一步处理的原因。在冶金工程建设中,淬火是最常用的方法，加强微小球状体的熔点温度。淬火温度是非常高的,即在1200和1
13、300左右。但前者的实验结果表明,球状体中的碳含量将在过高温中耗尽,在空气以及高温下不利于球状体的硬化,即使在氮气测试结果也是一样的。在这样的情况下进行干燥,对于强度的对比也起着重要的作用。通过控制烘干时间从而控制球状体中水分的含量,是球状体强度的一个制约因素。 这次实验的目的是要确定合适的热处理温度和球状体的强度。 利用一夜的时间来干燥球状体球,然后在不同的温度下干燥2h。 然后，对三种球状粒子进行强度和平均值的测试并得出结果。图6中表明热处理的时间对球状体硬化影响的结果。由此可以看到,从数字中表明球状体的强度随着固化温度的升高而增加。在实验中测得的球状体最高承受强度约有110N。温度超过1
14、70后，强度迅速的下降。减少的强度可能与在干燥过程中水分的蒸发有关, 主要是由于颗粒之间水分的减少同时也导致水分之间的毛吸作用的消除使颗粒的凝聚力降低。从这些结果中可以看出，使球状体的干燥温度低于170是十分重要的。另一方面,高温下的热处理将使碳球在空气燃烧。在经验实验中发现在室温下干燥可以得到强度更大的球状体,球状体的强度根据干燥时间的不同有很大的改变。图 7显示出干燥时间对球团强度的影响效果。球状体在室温下干燥约60小时左右,可以得到最大的强度，其强度可以达到195 N, 同时在室温及高温下进行干燥实验，结果表明快速消除球状体中的水份不利于增加粒子的强度。总之一句话, 从这些测试结果中可以
15、得到最重要的结论，球状体在室温下持续干燥60小时,可以得到最大的强度。图6 球状物强度受温度的影响Fig.6 Effect of curing temperature on pellet strength.图7 球状物强度受时间的影响Fig.7 Effect of curing time on pellet strengt.3.4形态和化学成分 利用集聚和扫描来分析碳木球状体结构的项研究中，球状体的结构发挥了重要的作用。图8中显示了球镜横断面面积和水面面积。人们注意到,图 8(甲)表明该球状体具有相当多松散的孔隙,大多集中在中间部分。孔的大小约为300m。很明显，对于微粒强度的影响，孔隙起着重
16、要的作用同时孔隙的数量与粒度有很大的关系。这很符合在先前实验中得到的研究结果。为保证可能受限的水汽快速的释放同时避免由于过热可能造成的危险，球状体上需要存在大量的孔隙。 换句话说, 球状体应该能够承受在直接回收过程中温度的急剧变化，这样可以避免损坏的发生。 这种阻力取决于球状体的孔隙。 耐热性阻力在直接回收技术上是非常重要的,因为球状体可以容纳和积累非均匀加热所产生的热量,使球状体的损坏程度可以减少到最低限度。 因此,在干燥过程中，孔隙和水分成为主要的限制因素。 还可以从图8(a)得出该材料在球状体中的分布是十分合理的，粒度的分布相当广泛，大量的小颗粒分布在大颗粒的周围， 小的颗粒填补较大颗粒之间的空隙,即球团强
