KCI등재
SCIE
SCOPUS
Mechanisms and kinetics of zinc and iron separation enhanced by calcified carbothermal reduction for electric arc furnace dust
저자
Jiayong Qiu (Jiangsu University of Science and Technology) ; Shui Yu (Jiangsu University of Science and Technology) ; Jiugang Shao (Institute of Research of Iron and Steel) ; Kaiqi Zhu (Jiangsu University of Science and Technology) ; Dianchun Ju (Jiangsu University of Science and Technology) ; Chunyu Chen (Jiangsu University of Science and Technology) ; Dexing Qi (Jiangsu University of Science and Technology) ; Fei Wang (Institute of Research of Iron and Steel) ; Ni Bai (Jiangsu University of Science and Technology) ; Rui Mao (Jiangsu University of Science and Technology) ; Xiaoming Wang (State Key Laboratory of Mineral Processing)
발행기관
학술지명
Korean Journal of Chemical Engineering(The Korean Journal of Chemical Engineering)
권호사항
발행연도
2023
작성언어
English
주제어
등재정보
KCI등재,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
975-985(11쪽)
DOI식별코드
제공처
A high basicity charge prepared with electric arc furnace dust (EAFD), carbonaceous reducing agent and CaO is proposed. The mechanisms of enhancing separation of zinc and iron by calcified carbothermic reduction of the high basicity charge were analyzed by combining thermal analysis kinetics and experiment. The influences of roasting temperature, carbon ratio (nc/no, molar ratio of carbon in graphitic carbon powder to oxygen in EAFD), and CaO dosage on phase transition and dezincification ratio in EAFD were investigated. The results show that the intermediates Ca2Fe2O5 and Fe0.85−xZnxO can be produced from the zinc-iron separation of zinc ferrate during the process of calcified carbothermic reduction of EAFD. Addition of CaO and C results in the following transition pathways: ZnFe2O4+ CaO→Ca2Fe2O5+ZnO→Ca2Fe2O5+Zn(g)→CaO+Fe; Fe0.85−xZnxO+CaO→Ca2Fe2O5+FeO+ZnO→CaO+Fe+Zn(g). In the range of nc/no of 0.4–1.2 and roasting temperature of 1,000–1,100 °C, the addition of CaO can promote reduction and dezincification. Based on the Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) and Coats-Redfern methods, the kinetic results show that the calcified carbothermic reduction process can be divided into three stages: initial stage (α=0–0.3), middle stage (α=0.3–0.45), and final stage (α=0.45–1.0). The average activation energy of the initial stage is 305.01 kJ·mol−1, and the reaction mechanism is one-dimensional diffusion. The average activation energy is 315.67 kJ·mol−1 for the middle stage and 288.22 kJ·mol−1 for the final stage. The chemical reaction equation is found to be the most suitable mechanism in the medium and final stages. It is also found that the addition of CaO can reduce the average activation energy by about 32 kJ·mol−1 and shorten the intermediate stage of the reaction.
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