PLASMADUST工艺方法是plasmasmenlt工艺终还原部分的变型,用于从各种氧化物废料(例如集尘器粉尘)中回收金属。细粒状的氧化物废料与煤粉一起用工作气体喷入焦炭填充床竖炉,该竖炉装备有等离子发生器,设备工作原理与plasmasmelt法基本相同,用该方法处理有色金属废料具有很高的回收率。
简介PLASMADUST工艺方法是plasmasmenlt工艺终还原部分的变型,用于从各种氧化物废料(例如集尘器粉尘)中回收金属。细粒状的氧化物废料与煤粉一起用工作气体喷入焦炭填充床竖炉,该竖炉装备有等离子发生器,设备工作原理与plasmasmelt法基本相同,用该方法处理有色金属废料具有很高的回收率。这些金属的氧化物在充满焦炭的竖沪里被还原,还原出的金属挥发并随煤气一起从竖炉炉顶排出,然后这些金属在炉外用一个常规的冷凝器收集起来。用含有大量锌、铅氧化物做为原料冶炼时,其锌、铅和铁的回收率可达96%。处理冶炼不锈钢的炉尘时,生产的合金铁水几乎全部回收了炉尘中的铬、镍和铜1。
历史沿革1980~1981年,瑞典的SKF公司将一座年产2.5万t海绵铁的维伯尔直接还原法的装置改造为Plasmared(等离子体还原)装置,用等离子体作为热源生产直接还原铁在工业上得到实现。开始使用的还原剂是液化石油气,1982年改造后可使用水煤浆。与此同时,其他等离子体熔融还原法也在不少国家得到试验和开发2。
原理等离子是固态、液态和气态之外的物质第4态,是分布于中性粒子气体中的电子与离子的混合物,本身电性中和,可导电。等离子体是用直流或交流电在两个或更多个电极间放电获得的。用高频电场放电也可获得功率不大的等离子体。气体电离成电子和离子时吸收电能,而当其复合时则放出热能。它是一种新的电热能源,从冶金工程用大功率发生器看,可以说是一种气体电弧2。
特点采用等离子体冶炼具有以下特征:
1.能量高度集中
冶金用等离子体的焓值常在12000~45000kJ/m,其能量集中程度远高于高炉热风,故可产生高温。常规工业加热,温度达到2000℃已近极限,而在等离子火炬中,温度可达很高,例如4000℃。
2.氧势可调
等离子体加热,可以采用不同的等离子体工作气体或工艺气体,工作气氛的氧势随工作气体发生变化,因此采用不同的工作气体,就可达到调整氧势的目的。如采用H2、CO形成还原性火焰,采用Ar2、N2形成中性火焰,而采用空气或O2即形成氧化性火焰。
3.电热转换效率
常用等离子体发生器用直流电,因此功率因数高,网络损失小,传热过程不仅依靠辐射也依靠高速气体的对流,电热效率较高。这一电能转换系统易于调整参数,稳定的电弧设备也比较简单2。
分类熔融还原炼铁工艺实际上是以煤粉为主要能源。有效地以煤作为热源和还原剂只有两条出路,即采用氧煤强化法或电煤强化法。采用等离子体加热可将电能有效地转变为热能,加速煤的燃烧和气化,从而将等离子体技术用于铁矿石的直接还原和熔融还原工艺是可行的。SKF公司的等离子熔融还原技术有PLASMARED、PLASMASMELT、PLASMADUST和PLASMACHROME等4种工艺3。
发展前景等离子体熔融还原是一种高效的电煤熔融还原方法。从研究开发的多种工艺特点看,在处理难熔和难还原金属及工业废弃物方面有很大的优势,瑞典仍然用该类装置从氧化物废料中回收金属;小规模生产灵活性优于高炉。随着电力工业的加速发展和电价降低,等离子体熔融还原在中国的发展前景广阔1。
本词条内容贡献者为:
石季英 - 副教授 - 天津大学