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转炉炼钢会产生大量的烟尘,为了更有效地利用转炉烟尘中的含铁物质,本文研究了以转炉烟尘为原料,通过湿法冶金提纯、净化,制取三氧化二铁,进而用三氧化二铁制备γ-Fe4N的方法。实验分析表明,转炉烟尘中主要物相为Fe2O3,另外,还含有C和CaO、MgO、SiO2等氧化物杂质物相;探索性浸出实验结果表明选取HNO3/NaF为浸出剂对转炉烟尘进行净化除杂效果最好。转炉烟尘除杂的最佳工艺为:温度70℃,浸出时间1.5小时,液:固=3:1和pH=1~2。提纯后的转炉烟尘含三氧化二铁95%以上,达到国家一级品标准。
实验采用氨气与氢气混合气体氮化法,以提纯的三氧化二铁为原料制备γ-Fe4N,探讨了还原氮化温度、氨气与氢气比例和降温方式对γ-Fe4N生成的影响,并确定了最佳工艺参数。氮化最佳工艺参数为:550℃还原2小时,在NH3/H2=1/1条件下氮化4小时,降温过程氨气与氢气比例降为1/6。
实验结果表明,从转炉烟尘中提取三氧化二铁,进而制备γ-Fe4N的工艺是可行的,既解决了转炉烟尘污染问题,同时也实现了转炉烟尘的二次资源再利用,具有较好的社会,经济和环境效益。