1、我國是塑料生產(chǎn)和消耗大國，每年產(chǎn)生大量廢棄塑料，對環(huán)境造成嚴重污染。將廢棄塑料的處理和固體碳直接還原生產(chǎn)海綿鐵的工藝相結(jié)合，進行廢棄塑料冶金資源化利用，既可保護環(huán)境，又可有效地利用這一潛在資源，其經(jīng)濟效益之顯著，社會效益之深遠必將對我國經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。本課題得到了國家自然科學(xué)基金和寶鋼鋼鐵聯(lián)合基金的資助(項目號№50174001)，工作的目的是研究內(nèi)配廢塑料鐵鱗直接還原的機理和還原特性，探尋內(nèi)配塑料對鐵鱗直接還原的影

2、響。作為基礎(chǔ)研究，其結(jié)果為我國實現(xiàn)廢棄塑料冶金資源化有重要意義。 實驗建立類H(o)gan(a)s氣－固直接還原體系，選取三種廢塑料(鍵盤、光盤、飲料瓶)。通過正交實驗獲得影響金屬化率的首要因素是還原溫度，其次是還原時間和廢塑料添加量。 鐵鱗直接還原體系屬于多孔的氣－固反應(yīng)體系，孔隙率以及孔隙的空間結(jié)構(gòu)對體系的傳熱、氣體擴散、界面化學(xué)反應(yīng)都有直接影響。因此，本文對孔隙進行研究，鐵鱗還原過程孔隙率生長符合熱固結(jié)孔隙生長動力

3、學(xué)方程，并利用分形理論對孔隙結(jié)構(gòu)進行了初步研究。結(jié)果表明：與無內(nèi)配碳相比，內(nèi)配廢光盤會提高孔隙的分形維數(shù)，即提高試樣的孔隙率，并且對孔隙的空間結(jié)構(gòu)有一定影響。 通過塑料顆粒微觀還原實驗，驗證出內(nèi)配塑料可以提高還原料柱的孔隙率，同時，試樣微區(qū)成分分析表明，內(nèi)配的廢塑料在還原過程中會析出一定量的碳。本文將鐵鱗直接還原體系以“粒子模型”進行動力學(xué)擬合，并通過等溫?zé)嶂貙嶒?TGA)得出還原過程前期處于界面化學(xué)反應(yīng)控速階段。隨著反應(yīng)進行，

4、逐漸過渡到界面化學(xué)反應(yīng)和氣體內(nèi)擴散混合控速階段。計算還原反應(yīng)的表觀活化能，結(jié)果表明內(nèi)配廢塑料在一定程度上降低了反應(yīng)的表觀活化能，內(nèi)配塑料對鐵鱗還原起到催化劑的作用，加速了直接還原的反應(yīng)速率。同時，廢塑料熱分解后在試樣中殘留的孔隙改善了體系內(nèi)還原性氣體的擴散條件，提高了金屬化率。反應(yīng)后期，界面化學(xué)反應(yīng)和氣體內(nèi)擴散混合控速階段中，界面化學(xué)反應(yīng)的控速程度隨塑料添加量的增加而增大。在本實驗條件下，內(nèi)配鍵盤、光盤和飲料瓶的量分別為2％、3％和4％