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设计(论文)专用纸 TheTheTheThe designdesigndesigndesign ofofofof thethethethe electricelectricelectricelectric stovestovestovestove forforforfor dustdustdustdust controllingcontrollingcontrollingcontrolling inininin ironironironiron metalmetalmetalmetal alloyalloyalloyalloy factoryfactoryfactoryfactory SchoolSchoolSchoolSchoolKunming University of Science and Technology ClassClassClassClass 02 environment engineering NameNameNameName Zhao Zhengzhi AcademicAcademicAcademicAcademicadvisoradvisoradvisoradvisor Zhang Dehua AcademicAcademicAcademicAcademicadvisoradvisoradvisoradvisor’ ’ ’ ’s s s s technicaltechnicaltechnicaltechnicalAssisstant Professor AcademicAcademicAcademicAcademicadvisoradvisoradvisoradvisor’ ’ ’ ’s s s s unitunitunitunitEnvironmental Science and Engineering 设计(论文)专用纸 第 I 页 目目目目次次次次 摘摘要要. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .1 1 第第 1 1 章章 绪绪论论. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .3 3 1.1 设计背景..................................................................................................................3 1.2 设计目的..................................................................................................................3 1.3 设计内容..................................................................................................................3 1.4 研究方法..................................................................................................................4 第第 2 2 章章硅铁矿热炉生产原理与大气污染分析硅铁矿热炉生产原理与大气污染分析. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 5 5 2.1 铁合金的发展趋势..................................................................................................5 2.2 硅铁生产工艺技术..................................................................................................7 2.3 铁合金矿热炉........................................................................................................10 2.4 硅尘的回收与利用................................................................................................11 2.5 硅铁矿热炉的炉气、烟气、烟尘的参数............................................................15 第第 3 3 章章除尘器的工作原理与性能比较分析除尘器的工作原理与性能比较分析. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 1616 3.1 除尘器工作原理和性能........................................................................................16 3.2 除尘器的主要性能比较分析................................................................................23 第第 4 4 章章除尘设备选型及工艺设计除尘设备选型及工艺设计. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .2626 4.1 设计方案论证........................................................................................................26 第第 5 5 章章设计计算书设计计算书. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .3232 5.1 冷却器的计算....................................................................................................32 5.2 除尘器设计计算................................................................................................34 5.3 管道计算............................................................................................................35 5.4 阻力计算............................................................................................................36 5.5 局部阻力............................................................................................................39 5.6 风机的选择........................................................................................................40 第第 6 6 章章经济技术分析及讨论经济技术分析及讨论. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4141 设计(论文)专用纸 第 II 页 6.1 经济技术分析........................................................................................................41 6.2 运行费用................................................................................................................42 6.3 讨论........................................................................................................................43 6.4 结论....................................................................................................................44 专题袋式除尘器滤料的选择专题袋式除尘器滤料的选择. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4545 设计(论文)专用纸 第 1 页 共 54 页 摘摘要要 近年来,我国铁合金工业的生产和技术有了很大的发展,但我国铁合金企业的环 保和综合利用是比较落后的。硅铁电路绝大部分还是敞口炉,锰铁和铬铁电炉已封闭 的尚属少数,厂区的上空还大量散发烟尘对大气环境和自然生态环境的污染十分严 重。 袋式除尘器是高效除尘的一种重要手段,它广泛应用于冶金、铸造、建材、电力 等行业;由于袋式除尘器具有除尘效率高、运行稳定、抗冲击负荷大、能满足严格排 放的标准等一系列优点。随着袋式除尘器及其相关技术的不断改进及完善,它将为我 国的铁合金企业及工农业的环境保护取得巨大的成就。 关键词关键词冷凝器、烟气量、袋式除尘器、清灰方式、6300kVA 电炉 设计(论文)专用纸 第 2 页 共 54 页 AbstractAbstractAbstractAbstract Recent year, the production and technology of ferroalloy industry have been greatly developed in our country, while the environmental protection and comprehensive utilize of ferroalloy enterprises are relatively lagging. Most ferrosilicon electric furnaces are open stove. Ferromanganese and ferrochromium electric furnaces which are closed-end are little. Large quantities of plume and dust which are seriously polluted to the atmosphere environment and natural ecological environment are emitting into the sky over the factory areas. Bag filter is a main way of high efficiency dust collection. And it’s extensively used in metallurgy, coin, building stuff, and power industries. For the bag filter has advantages of high dust collection efficiency, running steady, impulse rate resistant and can meet the strict emitting standards. As the improvement andintegrity of bag filter and related technology, it well lead great achievement to the environmental protection of ferroalloy industry and agriculture. KeyKeyKeyKey wordswordswordswords condenser, fumes, baghouse filter, 6300kVAstove. 设计(论文)专用纸 第 3 页 共 54 页 第第 1 1 1 1 章章 绪绪论论 1.11.11.11.1 设计设计背景背景 1.1.1 前言 大气污染是我国环境污染的首要问题之一,有地域的广阔性,污染的普遍性和排 放物的多样性等特征。在污染控制上难度大、技术复杂、投入多、运行困难。我国的 大气环境污染, 特别是区流域性大气环境污染问题已经成为当前我国环境污染最具代 表性的问题之一。根据国家环保总局对我国大气环境污染现状统计调查表明我国已 普遍受到不同程度的污染,总体上呈现加重的趋势,造成污染加重的主要因素是工业 废气和汽车尾气等。 我国工业废气污染主要以矿热炉烟尘污染为主, 矿热炉烟尘是一种非常典型的工 业废气,其特点是废气量大、温度高、烟尘浓度高、粒度非常小、部分有剧毒,直接 排放对环境造成的危害非常大。由于今年来一些发达国家对铁合金企业的限制,使得 我国的铁合金企业如雨后春笋般的发展壮大, 从而使得烟尘治理已成为现阶段国内大 气环境保护技术领域垦待解决的一个问题。 通过对 6300KVA 硅铁矿热炉烟尘特性分析来设计一套烟气治理工艺, 使其排放 达到工业区的国家标准。 1. 1. 1. 1.2 2 2 2 设计目的设计目的 通过对 6300KVA 硅铁矿热炉烟气及烟尘特性分析, 通过对各类除尘器的工作原 理及性能比较分析,通过对各类除尘工艺的比较分析,选择适合于硅铁电炉烟尘治理 的除尘设备和工艺流程。 1. 1. 1. 1.3 3 3 3 设计内容设计内容 A、矿热炉烟气产生规律及特性 通过对硅铁冶炼原理及硅铁生产工艺的了解,从理论上分析矿热炉烟气的产生规 律和相对特性,并实测的烟气的温度、体积、各成分的含量等参数。 B、矿热炉烟尘的产生原因及特性 设计(论文)专用纸 第 4 页 共 54 页 通过对硅铁冶炼原理及硅铁生产工艺的了解, 从理论上分析烟尘的产生规律和相 对特性,并实测的烟尘的浓度,粒径分布,各成分的含量等参数。 C、四大除尘器的降尘原理及性能比较分析 通过对机械除尘器、静电除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器的除尘原理及性能的 比较分析,选出适合矿热炉烟气、烟尘特性的除尘器袋式除尘器. D、适合于矿热炉烟尘治理的除尘设备及工艺 通过对国内外矿热炉烟尘治理的除尘设备及工艺比较分析,设计出适合 6300KVA 硅铁矿热炉的除尘设备及工艺 E、设计计算 根据前面的内容,对除尘系统中的除尘器结构及外形,冷却器结构及外形,管道 直径,系统阻力,动力设备进行设计计算及选型。 F、施工及工艺图绘制 1. 1. 1. 1.4 4 4 4 研究方法研究方法 本论文采用以下四种方法相结合进行分析、研究与设计。 A、理论分析 主要用于烟气、烟尘产生规律及特性分析;除尘器的降尘原理比较分析;适合于 6300KVA 硅铁矿热炉烟尘治理的除尘设备及工艺设计等。 B、现场实测 现场实测 6300KVA 硅铁矿热炉烟气的温度、 体积、 各成分的含量; 烟尘的浓度 、 粒径分布、各成分的含量,除尘系统及各单元的阻力损失;除尘设备的效率。 C、数学模拟 理论上计算烟气的温度、体积、各成分的含量;烟尘的浓度、粒径分布、各成分 的含量,各单元操作的阻力及系统的阻力;除尘设备的效率。 D、计算机制图 工艺流程图;袋式除尘器、冷却器的外形结构及零部件图的绘制。 设计(论文)专用纸 第 5 页 共 54 页 第第 2 2 2 2 章章硅铁矿热炉生产原理与大气污染分析硅铁矿热炉生产原理与大气污染分析 铁合金是钢铁工业和机械铸造业必不可少的重要原料之一,其主要用途一是作 为脱氧剂,消除钢铁中过量的氧;二是作为合金元素添加剂,改善钢的质量与性能; 三是用作铸造晶核孕育剂,改善铸铁和铸钢的性能;四是用作还原剂,硅铁可用作生 产铝铁、钒铁等其他铁合金的还原剂。其他方面的用途。在有色冶金和化学工业中, 铁合金也越来越被广泛地使用。随着我国钢铁工业持续、快速地发展,钢的品种、质 量的不断扩大和提高,对铁合金产品提出了更高要求,铁合金工业日益成为钢铁工业 的相关技术和配套工程。 2.12.12.12.1 铁合金的发展趋势铁合金的发展趋势 近 20 多年来,随着铁合金工业的发展和科学技术的进步,世界铁合金工业生产 在品种、冶炼技术、技术装备、节能降耗、环境保护、能量回收和资源利用等技术方 面都有迅速的发展和突破。略述于下。 2.1.1 精料技术 精料是电炉铁合金增产节电的重要环节。近 10 多年来,铁合金电炉生产采用精 料的水举有了明显的提高,各国都在重视并相应采取了许多行之有效的措施。 2.1.2 采用优质组合碳质还原剂 采用优质组合碳质还原剂,搭配气煤焦和烟煤,代替一部分冶金焦。这是国内外 的一项成熟的操作技术。近年来,我国大中型硅铁电炉已普遍地使用以冶金焦为主, 适量搭配气煤焦、 蓝炭、 半焦及烟煤等组合型碳质还原剂冶炼 75硅铁, 获得了优质 、 高产、节能的经济效果,一般每吨硅铁产品可节约 700~1000kWh。 2.1.3 改善入炉矿石的制备技术 铁合金电炉正常操作,尤其是大、中型还原电炉,要求炉料具有合适的块度以确 保良好的透气性。当前优质块状锰矿和铬矿供应日趋减少,为适应这一情况,国内外 己应用了多种造块技术,以有效的利用粉矿和精矿,并获得较好的冶炼指标。例如 硅铁生产的原料制备,主要是选用优质组合碳质还原剂。同时越来越多地对硅石和含 设计(论文)专用纸 第 6 页 共 54 页 铁材料的化学与物理性能给予重视,其中优选高品位、热稳定性能及还原性能好的硅 石, 并应做到入炉前进行水洗筛选及预焙烧处理。 对含铁料, 除普遍应用碳素钢屑外 , 人们越来越关注铁精矿球团、铁鳞及铁鳞球团的使用。尤其是大型硅铁电炉为实现机 械化原料输送和自动化加料操作必须优先选用。 2.1.4 环境保护及综合利用 铁合金企业的环境保护主要是对“三废”及噪声的治理,消除对环境的污工业发 达的国家中铁合金生产对环境的污染问题已基本解决。其主要措染施 ⑴半封闭式电炉的废气的利用和除尘工艺的实现, 尤其是在硅铁和工业硅生产进 行了消烟除尘、回收的硅粉在建材、化工等行业的应用 ⑵锰铁和铬铁电炉分别有 90和 60为全封闭式电炉,煤气被净化后用于化工 生产和用于干燥,烧结和炼球; ⑶铬、钒的化学处理污水、废渣、烟尘的处理; ⑷废水的净化; ⑸软水闭路循环系统; ⑹工业废物含废渣的有效利用等。 就总体而言,我国铁合金企业的环保和综合利用是比较落后的,硅铁电炉绝大部 分还是敞口炉, 锰铁和铬铁电炉已封闭的尚属少数, 这样不仅炉气中的热量未能回收 , 还大量散发烟尘。就吉林、上海、湖南、遵义等几家铁合金己实施封闭的电炉而言, 其煤气回收及利用、水处理也未彻底解决。原料、产品输送和加工过程中的粉尘,出 铁、浇铸过程中的烟尘也未妥善的处理和加以回收利用。高炉锰铁虽己在减少荒煤气 放散、煤气的洗涤净化与利用以及污水处理、炉渣利用等方面取得一些成果,但离有 关要求差距甚大。其他铁合金产品,如铬、钒的化学处理污水、废渣、烟尘也未得到 彻底根治。 80 年代以来,遵义、西北、湖南、宜昌、峨嵋铁合金厂先后引进了电炉烟气千 式除尘技术、电炉煤气干式净化技术,经消化创新并结合技改工程得到广泛应用,尤 其硅铁电炉烟气净化回收的硅尘在建筑行业的应用取得了突破性进展,变废为宝, 有 着显著的经济和社会效益,从此更加推动了硅铁电炉烟气治理。 设计(论文)专用纸 第 7 页 共 54 页 2.22.22.22.2 硅铁生产工艺技术硅铁生产工艺技术 2.2.1 硅及其化合物的物理化学性质 2.2.1.1 硅的物理性质 硅是非金属元素, 呈灰色, 有金属光泽, 性硬且脆。 硅的含量约占地壳质量的26。 硅的主要性质如下 相对原子质量28.08密度g/cm32.33 熔点/K1683沸点/K2953 电阻率/S2m2140 2.2.1.2 硅的化学性质 硅在常温下很不活泼,但在高温下很容易与氧、硫、卤素及许多金属化合成相应 的硅化物。硅和氧作用形成 Si 仇,放出大量的热 22 SiOOSi mol/kJ6 .878H298− − − − ∆ 硅与碳生成碳化硅, 碳化硅是一种稳定的物质。 当有铁存在时, 稳定性大大下降 。 硅中只能溶解少量的碳,如 1998K 时在液态硅中只溶解。0.32的碳。 硅与铁可以以各种比例互相溶解,生成 FeSi2,FeSi,Fe5Si3,Fe2Si,其中以 FeSi 最稳定。 2.2.1.3 硅化铁 硅铁是硅与铁互溶形成的固溶体,硅与铁化合物中,FeSi 最稳定,其余均在固相 或液相时分解。含硅 40~47时,熔点为 1633~1533K;含硅 72~80时,熔点 为 1563~1613K。硅铁的密度取决于硅铁的含硅量,它的密度随合金含硅的增加而减 小。由于硅铁内各相的密度差别很大,因而硅铁的合金容易产生偏析。另外硅铁中的 铝、磷、砷等杂质可生成熔点较低的化合物,在硅铁缓慢冷却过程中,低熔点的化合 物凝固较晚,而且较集中地分布在最后凝固部分及晶界上。当空气中的水份渗入铁锭 内的裂缝,与这些低熔点的化合物反应,生成有毒的具有臭鸡蛋味的 PH3和 AsH3气 体,合金晶界遭到破坏,铁锭因而粉化。 2.2.1.4 硅铁冶炼的原料 设计(论文)专用纸 第 8 页 共 54 页 冶炼硅铁的主要原料是硅石、碳质还原剂和钢屑。 硅石是由石英颗粒被粘合剂粘合而成的岩石, 粘合剂成分也是 SiO2。 硅石中 SiO2 应大于 97;有害杂质的含量要低;要具有良好的抗爆裂性;入炉的硅石还要求有一 定的粒度。冶炼硅铁大多使用冶金焦作还原剂。 在碳质还原剂化学成分中,主要应考虑固定碳、灰分、挥发分和水分。一般要求 固定碳要高,冶金焦的固定碳大于 84;灰分小于 14,灰分中含磷量小于 0.04; 水分小于 6。碳质还原剂的电阻率要大,气孔率要高,此外碳质还原剂要具有一定 的机械强度,否则破碎损失大,产品成本增加,会影响料面透气性。 钢屑是硅铁成分的调节剂。冶炼硅铁采用碳素钢屑,不准使用有色金属屑、合金 钢屑和生铁屑。钢屑不应夹带外来杂质,锈蚀严重和沾有油污的钢屑不能入炉。钢屑 含铁量应大于 95,弯曲长度不超过 l00mm。除钢屑外,硅铁冶炼也可以选用碳素 钢的铁鳞轧钢铁皮和铁精矿球团等。 2.2.2 硅铁的冶炼方法及原理 2.2.2.1 硅铁冶炼方法 硅铁是在开口式或半封闭式即矮烟罩的还原炉内采用连续作业法进行冶炼的。 在整个冶炼过程中,电极深而稳的插入炉料中,混匀的炉料,随料面的下沉而小批量 的加入炉内。炉内料面始终保持一定高度,并呈平锥体形状,炉内铁水积存到一定程 度时,打开炉眼放出铁水。 2.2.2.2 冶炼原理 二氧化硅是一种难还原的氧化物,而且其还原过程比较复杂。许多人对二氧化硅 的还原原理和热力学进行过大量的研究,尽管他们提出的还原原理不完全相同,但有 一点是公认的用碳质还原剂还原二氧化硅时,有中间产物碳化硅和一氧化硅的生成 与分解在二氧化硅的整个过程中起着重要作用。 在较低温度下,二氧化硅与碳的作用 ↑ ↑ ↑ ↑ CO2SiCC3SiO2 T89.4367035G− − − − θ ∆ 设计(论文)专用纸 第 9 页 共 54 页 1523KT 开 在较高温度下,二氧化硅被碳还原成一氧化硅 ↑ ↑ ↑ ↑ COSiOCSiO2 T94.77159600G− − − − θ ∆ K2048T 开 而且碳化硅在高温下因二氧化硅和一氧化硅的存在而被破坏 ↑ ↑ ↑ ↑ CO2Si3SiOSiC2 2 T64.4797380G− − − − θ ∆ 2043KT 开 ↑ ↑ ↑ ↑ CO2SiSiOSiC 59T.2449150G− − − − θ ∆ 1999KT 开 碳还原二氧化硅的总反应式为 ↑ ↑ ↑ ↑ CO2SiC2SiO2 T40.86167400G− − − − θ ∆ 1938KT 开 在有铁存在时,还原出来的硅与铁反应, FeSiFeSi 64T. 028500G− − − − θ ∆ 碳化硅被铁破坏 CFeSiSiCFe 14T. 99900G− − − − θ ∆ 设计(论文)专用纸 第 10 页 共 54 页 1083KT 开 由于硅与铁生成硅化铁的反应是放热反应, 因而它降低二氧化硅还原反应的理论 开始反应温度。同时,铁的存在可以促进硅沉入熔池,使之离开反应区,从而改善二 氧化硅的还原条件。冶炼硅铁时,二氧化硅的还原反应可以用下式表示 ↑ ↑ ↑ ↑ CO2SiFenFeC2SiO n2 生成硅化铁因含量不同,反应放出的热量也不同,因而不同含硅量的硅铁,其开 始还原温度也不同。熔炼的硅铁含硅量越低,二氧化硅被还原的理论开始反应温度也 就越低。 通过计算得出, 冶炼45硅铁时,T开为 1861K;冶炼 75硅铁时,T开为 1917K. 2.32.32.32.3 铁合金矿热炉铁合金矿热炉 铁合金还原电炉可分为交流和直流还原电炉。交流还原电炉的分类方法很多, 根 据还原电炉的设备特点分类,有以下几种1按电极相数可分为单相单电极电炉和 三相三电极电炉;2按烟罩或炉盖设置形式可分为高烟罩及矮烟罩敞口式电炉、矮 烟罩半封闭式电炉和全封闭式电炉;3按炉体可分为固定式和旋转式电炉;4按电 极数量及布置形式可分为三相六电极圆形电炉和三相六级按“一”字形式排列的矩阵 电炉。铁合金直流还原电炉是将直流电应用于铁合金电炉还原冶炼上。其主要特点是 使用石墨电极或自焙电极, 并且炉底接电源的一极, 炉底既是导电体, 又是熔炼塔祸 。 根据直流电炉的电极数量,它可分为单电极、双电极及三电极电炉。 6300kVA 硅铁交流还原电炉技术性能如下炉型矮烟罩半封闭式,变压器容 量 6300kVA,变压器一次侧电压 10 或 35kV,变压器二次侧电压 94~106~122V, 变压器二次侧电压级数级差/级V84,电炉常用电压 110、114V 电炉常用电流 32678A,电炉最大电流 32678A,频率 50Hz,相数 3,接线方式 D,d0Y,d11,调 压方式无载电动,电极直径 780mm,电极电流密度 6.lA/cm2,电极极心圆直径 1950mm,炉膛直径 4500mm,炉膛深度 1900mm,炉壳直径 6000mm,炉壳高度 3600mm,矮烟罩或炉盖净空高度 1800mm 电极升降工作行程 l000mm,电极升降速 度0.5m/min, 平均日产量14~14.5t, 单位产品电耗8700~8900kWh/t, 年工作日330~ 设计(论文)专用纸 第 11 页 共 54 页 340d。 2.42.42.42.4 硅尘的回收与利用硅尘的回收与利用 2.4.1 硅尘的物理化学性质 硅尘也称硅粉是在还原电炉内生产硅铁和工业硅时,产生的大量挥发性很强的 SiO2和 Si 气体与空气迅速氧化并冷凝而生成的,每吨硅铁FeSi75壳产生硅尘 200~ 300kg。 2.4.1.1 化学成分 硅尘的 SiO2很高,一般可达 85~98。硅尘的颜色随 C、Fe2O3;含量增高而 色泽由白、灰白到灰、深灰变化。就质量而言, SiO2含量高,颜色淡白,白度 40~50。 2.4.1.2 细度 硅尘的颗粒极其细微,从表 21 看出,粒度小于 lμm 的占 80以上。平均粒径 为 0.1~0.15μm 的是一种超微固体物质。硅尘与其他粉状物质相比,其比表面积可达 200000~280000cm2/g,比粉煤灰大 50 倍左右,比水泥约大 50~100 倍。超微粒的制 造和应用是 80 年代的高技术。目前己有 A12O3、氧化锆、磁性氧化铁等多种超微粒 和碳化硅、氮化硅及其他金属和合金超微粉,可用于精密陶瓷、高性能粉末冶金、导 电性材料、磁性材料、传感器等新材料。因此,硅尘具有的超微特性,在改善和提高 材料的性能方面有着极为重要的作用。 设计(论文)专用纸 第 12 页 共 54 页 表 21 硅尘的粒径分布 2.4.1.3 颗粒形状 硅尘在冷凝时的气、液、固相变过程中受表面张力的作用,形成呈大小不一的圆 球状,且表面较为光滑,有些可能是两个或多个圆球状颗粒粘凝在一起的。掺有硅尘 的物料,这种微小光滑的球状体可以起到润滑作用,减小物料颗粒之间的内摩擦力, 从而改善了物料的可加工性能,可以相应的降低用水量,提高材料的性能。 2.4.1.4 密度 表 22 为硅尘与水泥、矿渣、粉煤灰等的物理性能的比较。由表可见,硅尘的 密度只有水泥的 1/6 左右。 2.4.1.5 矿相结构 冷凝形成的硅尘的过程极为迅速,所以 SiO2还来不及形成晶体,其矿物属于无 定形矿物。它是一种具有很大表面活性的火山灰物质,是一种优质的水泥、混凝土掺 合料和低水泥浇铸料的添加剂。用 X 衍射分析表明,硅粉的 X 衍射图谱显示为典型 的玻璃态特征的弥散峰。 粒径/μm中国 A 厂/中国 B 厂/美国某厂/日本某厂/ 102.34.7 5~101.4 4.93~56.5 14.3~24.6 1~37.2 0.5~1.07.27.0~11.215.5 0.4~0.510.3 14.2~20.4 53.7 0.3~0.4 66.3 0.2~0.3 44.8~16.36 15.1 0.1~0.263.5 90时1630℃ 密度2.1~3.0g/cm3 堆密度200~250kg/m3 pH 值6.7~8.0 电阻率常温下2.41014Ωm 150℃时3.31012Ωm 自然倾斜角38~43 电阻率决定了它不能直接用静电除尘器。 2.4.2 硅尘的用途 2.4.2.1 用于水乖工程 由于水泥生料配制;生产混合水泥;生产超密水泥;用作低水泥浇铸料。 2.4.2.2 用于砂浆和混凝土 在建筑、建材行业中是当前硅尘应用的主要途径。在砂浆和混凝土中使用硅尘时 一般都与减水剂同时使用,主要起两个作用1水泥水化过程产生的 CaOH2能与 硅尘反应,产生低 C/S 比的 CSH 水化物,构成少含或不含 CaOH2、不易渗透 的水泥结构,使砂浆和混凝土致密和均匀。2砂浆、混凝土中加入硅尘和减水剂, 充填到水泥颗粒之间,使砂浆、混凝土显气孔率下降,气孔结构改善,进一步提高混 凝土的性能。新拌硅尘混凝土的性能特点粘性大、泌水性小。硬化后混凝土的性能 特点力学强度高、物理化学性能改善。目前硅尘混凝土己应用在下述地方 1建造高层大厦。 2用于抗冲刷磨损、抗渗漏工程。1986 年我国己将硅尘砂浆应用于葛洲坝水闸 项目硅尘水泥矿渣粉煤灰 密度/kg/m3200~3001200~14001000~1200900~1000 烧失量/2~412 比表面积/m2/kg20000200~300200~600 设计(论文)专用纸 第 14 页 共 54 页 的修补和 2000~3000m3蓄水池的防渗。 3用于高强度抗渗工程。我国上海用高强度预制件建造上海黄浦江越江隧道工 程。 4用于抗硫酸盐、氯酸盐、钢筋防锈和提高耐久性工程。1976~1978 年瑞典建 造了受海浪冲击的码头工程;我国在沿海建造了水下采油平台。 5用于抗磨、抗冻、防腐等工程。 2.4.2.3 其他用途 生产水玻璃;作为生产橡胶的填料;作球团粘结剂;作硅酸盐砖的原料;用于农 肥和改良土壤;用于回炉;作防结块剂。 总之,硅尘曾一度被认为是一种严重污染环境的烟尘,而今经各国的研究和利用 己证实它是一种很有价值的商品。随着人们认识和实践的深入和发展,将会发现新的 利用途径并不断提高其使用价值。 2.52.52.52.5 硅铁矿热炉的炉气、烟气、烟尘的参数硅铁矿热炉的炉气、烟气、烟尘的参数 2.5.1 硅铁电炉烟气的产生及变化规律 硅铁冶炼过程中,电炉产生的废气主要包括①电炉熔池在高温电热下,还原剂 碳与氧发生反应生成 CO 和 CO2;②熔池内碱性金属炉料在高温下气化、熔融金属被 氧化或直接蒸发进人废气随后冷却变成固态粒子;③未被完全燃烧的焦碳末、矿粉 等被气化和蒸发的金属或热气流带出熔地进入废气;④在烟囱抽力的作用下,从烟罩 敞口处进人的空气。这些物质就构成了电炉烟气,也就是我们经常
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