废离子交换树脂是钢铁行业中产生的主要危险废弃物之一，来源于水处理工序。采用简单焚烧、就地填埋等传统处理方式，不仅对环境产生了极大的影响，同时也耗费了钢铁企业大量的成本。本文旨在利用钢铁烧结工艺实现废离子交换树脂与铁矿石混匀料共烧结，不但可使其在烧结过程产生的高温环境中(＞1200℃)充分燃烧，而且可利用已有的尾气处理装置吸收其燃烧排出的污染性气体，从而在完成废离子交换树脂无害化处理的同时为钢铁企业节约了成本。为此，本文开展了废离子交换树脂与铁矿石混匀料共烧结特性研究。
对废离子交换树脂展开了理化特性基础实验研究，首先通过废离子交换树脂的工业分析、元素分析，掌握了废离子交换树脂的基础特性;然后采用热重红外联用(TG-FTIR)技术研究了废离子交换树脂燃烧及热解过程，分析并揭示了废离子交换树脂燃烧反应机理;采用Coats-redfern积分法对废离子交换树脂燃烧过程进行动力学分析，结果表明，普通化学反应模型可用来描述废离子交换树脂燃烧，当第一阶段和第三阶段反应级数n=1、第二阶段反应级数n=4时拟合结果最好，且第三阶段反应活化能最高。
在容量为80kg的烧结杯实验系统上开展了废离子交换树脂与铁矿石混匀料共烧结的中试实验研究，研究了不同质量分数(0～8％)的废离子交换树脂与铁矿石混匀料共烧结对烧结过程参数、烧结成品理化特性及污染物排放特性的影响，得出了如下结论:随着废离子交换树脂含量的增加，料层透气性增强，垂直烧结速度先增大后减小，且掺入2％时为最大;烧结成品含硫量增加，二元碱度和转鼓指数减小，筛分指数增大;SO2和CO2平均排放浓度增大，而NOx平均排放浓度减小。
对废离子交换树脂与铁矿石混匀料共烧结过程料层的气固温度分布进行了数值模拟，获得了不同工况下烧结料层气固温度分布变化规律，结果表明:标准工况下的模拟结果与实测值吻合较好;废离子交换树脂的掺入会导致料层温度升高，甚至出现“过烧”现象。
结合废离子交换树脂与铁矿石混匀料共烧结的中试实验和数值模拟结果，提出了钢铁烧结工艺消纳废离子交换树脂时，“铁矿石混匀料中掺入质量分数为4％的废离子交换树脂，同时配碳量减少1％”的方案。采用本文提出的方案在南钢炼铁新厂360m2烧结机上开展了钢铁烧结工艺消纳废离子交换树脂的工程试验，并对烧结过程及烧结成品各项参数进行了监测，监测结果表明;工程试验结果验证了本文所提出方案的可行性与可靠性，且在实际生产中，可采用该方案指导并实施钢铁烧结工艺消纳废离子交换树脂作业。
- 作 者：
- 周冠文
- 学科专业：
- 动力工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 东南大学
- 导师姓名：
- 钟文琪刘飞
- 学位年度：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
