攀枝花钒钛磁铁矿球团的“灾难性膨胀”及其消除办法的研究——钒铁磁铁矿钛、钒、钛分离的物理化学之三

铁精矿氧化球团在用气体还原过程的一定阶段都多少要发生一些体积膨胀,其中有些种类的球团产生所谓“灾难性膨胀”。关于某些高品位的铁精矿球团的“灾难性膨胀”问题,国外虽早已有报导,但是以钒钛磁铁矿精矿为原料的球团的还原膨胀问题,还没有研究过。     

铁、钒、钛氧化物选择性还原热力学及钒钛磁铁矿的铁、钒、钛分离的试验研究(钒钛磁铁矿综合提取物理化学之一)

钒钛磁铁矿中铁钒钛都应得到提取利用。TiO_2进入冶炼过程使铁精矿中钛的提取极为困难,且引起一系列新的问题。因此,应积极开展冶炼前铁钒钛分离的试验研究。 用热力学数据论证了铁、钒、钛氧化物选择还原的内在规律及适宜的条件。 进行r铁精矿球团的钠化——氧化焙烧、浸钒(或不浸钒)、用气体还原剂(CO及H_2 CO)还原、磁选分离、非磁性产物提钒等试验研究。得到如下结果:磁性产物含T_(Fe)89％(收率98～99％),TiO_25％(收率25％),S含量<0.03％;非磁性产物含T_(Fe) 3.5％,TiO_2 55～57％(收率75％),V_2O_F2.5～2.8％(不浸钒的情况下)。对先提钒流程进行了提钒条件试验,钒回收率可达80％以上;富集了V_2O_5的非磁性产物再次氧化焙烧,可使钒浸出率达90％。非磁性产物是一种新型的(钒)钛精矿。实验发现球团升温还原过程的粘结现象。分离结果证实了关于还原选择性的热力学分析的结论,两种产品中V_2O_5与TiO_2都有极端密切的线性相关关系(相关系数r=0.950～O.952)。 还原过程温度高达1200℃,对目前工业还原竖炉仍嫌过高。降低还原温度及解决球团粘结问题是下一步必须进行的工作。     

攀枝花钒钛磁铁矿钠化球团磁化焙烧时脱硫反应的研究——钒钛磁铁矿铁、钒、钛分离物理化学之四

攀枝花钒钛磁铁矿在用竖炉或回转窑直接还原流程处理时,为了分离和综合提取其中的铁、钒、钛、铬等有益组分,需要加入芒硝(Na_2SO_4)作为添加剂。实验室研究结果表明,一般按铁精矿:芒硝=100:4.5～6(重量比)配比,即可以满足分离铁与提取钒的要求。但在向铁精矿配入如上数量的芒硝后,引起了两个严重问题,即(1)钠盐在氧化球团的     

钒钛铁矿砂球团的型焦冶炼与开炉实践

武义钢铁厂和中南矿冶学院等单位协作在9.5M3小高炉上进行钒钛矿冶炼试验。本试验技术报告总结了用P份白煤焦球冶炼钒钛铁砂球团和用钒钛砂球团直接开炉的生产实践,并对钒钛磁铁矿的冶炼性能、精料方向,操作制度等问题进行了探讨。     

以高铬型钒钛磁铁矿制备氧化球团

研究了高铬型钒钛磁铁矿的基础特性,在此基础上考察了该矿对氧化球团制备工艺和冶金性能的影响规律,探索了获得优质氧化球团的高铬型钒钛磁铁矿的最大质量分数.结果表明:高铬型钒钛磁铁矿主要由磁铁矿、镁铁矿、铬铁矿、镁钛矿、钒磁铁矿、钛磁铁矿等组成,其粒度粗,连晶强度较差;随球团原料中高铬型钒钛磁铁矿质量分数的增加,生球性能无显著变化,成品球团抗压强度降低,当其质量分数高于20%时,不能满足高炉生产要求.增大高铬型钒钛磁铁矿的质量分数有助于降低球团矿的还原膨胀率,当其质量分数由0增加到20%时,球团的还原膨胀率由321%降低到211%.     

钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响因素

通过单因素实验考察了还原温度、还原时间及碳氧摩尔比（nC/nO）对钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响,结合扫描电镜照片解释了钒钛磁铁矿的还原机理.实验结果表明,适当升高还原温度、延长还原时间及增加碳氧摩尔比均可以促进钒钛磁铁矿的还原,并且金属化率随还原温度的升高先急剧升高而后趋于平缓,随着还原时间的延长及碳氧摩尔比的增加而先升高后降低,而残碳量随着反应的进行不断降低.当还原温度为1350℃,还原时间为30 min,碳氧摩尔比为1.2时,球团的金属化率达到最大值.通过扫描电镜照片可以看出,球团在还原过程中形成了铁连晶,并且在不同的还原条件下铁连晶的大小及形态不同.     

攀枝花钒钛磁铁精矿氧化球团氢气还原时的膨胀特性及其抑制方法

本文研究了不同碱度的攀枝花钒钛磁铁矿精矿氧化球团,在不同温度下用氧气还原时的膨胀特性,以及抑制恶性膨胀的可能途径。     

攀枝花铁精矿熔化渣水法提(钅卂)的研究

钒是稀有金属之一,它在国防、化学等工业中有广泛的用途。我国的钒资塬极为丰富(主要蕴藏在攀枝花的钒钛磁铁矿中),研究攀枝花矿的合理利用,具有非常重大的意义和价值。攀枝花铁精矿竖炉还原熔化分离的钒钛渣(简称熔化渣),是提取钒和钛的重要原料。根据原料不同,提钒的方法各异。用湿法(直接法)提钒,一般用纯碱作钠化剂我们在竖炉还原磁选分离的钒钛渣舆食盐钠化提钒的基础上,用混和钠化剂(氯化钠和碳酸钠)与熔化渣配料,进行了氧化钠化,水法提钒的实验室试验,取得了较好的阶段成果。     

还原气氧化度与钛磁铁矿球团的金属化率

讨论了还原气氧化度(?)与其氧位的关系,导出(?)用 R′来表示气体氧化度,用某厂5m~3竖炉的系统取样分析,结果证实 R′与((%H_2O)/(%H_2))间确实存在线性关系.分析了攀枝花钛磁铁矿中多种含铁矿物还原的热力学条件.将钛磁矿球团还原可能达到的金属化率与还原气的 R′定量地联系起来.试验结果与计算结果一致。     

钒钛磁铁矿焙烧竖炉操作参数对传热过程的影响

以年产量2×10⁴ t钒钛磁铁矿焙烧竖炉为研究对象,建立竖炉内三维稳态传热数理模型.通过UDF(user defined functions)将反应热以内热源形式编译到固相能量方程中,定义球团矿下移速度,以竖炉内的焙烧时间和温度为判断指标,研究操作参数对竖炉内传热过程的影响.结果表明:焙烧风流量、冷却风流量以及球团下移速度为3个主要影响因素,其中球团下移速度对传热过程的影响更明显.在球团直径为38mm,焙烧时间为4～6h,焙烧温度为1100～1200K的条件下,竖炉适宜的操作参数为:冷却风流量1210～1430m³/h;焙烧风流量3070～3670m³/h;球团下移速度0.258～0.290m/h.     

操作参数对直接提钒焙烧竖炉热工特性的影响

以局部热力学非平衡模型为基础,建立钒钛磁铁矿直接提钒焙烧竖炉三维稳态气固传热模型,借助Fluent软件的UDF功能,将竖炉内的化学反应热以内热源的形式编译到能量方程中,并利用实验获得的料层压降公式修正动量方程源项中的黏性和惯性力项系数,开展竖炉操作参数对炉内热工行为的影响研究。研究结果表明:在生产可调范围内,随着球团当量直径的减小,在焙烧段内球团温度会随之升高,在冷却段内球团温度会随之降低,且竖炉保温段延长;对于产能为330 t/a的中试竖炉,其适宜的操作参数为:冷却空气流量544 m3/t,竖炉下部气固水当量比约0.95;焙烧风流量1 082 m3/t,焙烧风与冷却风配比2:1;球团当量直径46 mm。     

用综合加权评分法优化高铬型钒钛矿电热熔分工艺

以气基竖炉还原得到的金属化率为95%的高铬型钒钛磁铁矿球团为原料,在高频感应炉内进行电热熔分深度还原.设计了三因素三水平正交试验,重点考察熔分温度、熔分时间及二元碱度对熔分效果的影响,并运用综合加权评分法对试验结果进行分析,发现熔分后可获得含钒、铬铁块和高钛渣.适宜的高铬型钒钛磁铁矿电热熔分参数为:二元碱度1.1,熔分温度1 650℃,熔分时间45 min.对熔分综合指标影响大小依次为二元碱度熔分温度熔分时间.另外,分析二元碱度对熔分效果的影响规律及作用机理可知,随碱度增大,铁、钒、铬及钛的收得率呈先上升后下降的趋势,在二元碱度为1.1时,高铬型钒钛矿熔分效果最好.     

钒钛磁铁矿提钒新工艺研究

中国对钒钛磁铁矿中钒的利用仍然存在着诸多难题,特别是对于低品位的矿石,传统的高炉-转炉工艺更加难以实现对钒的高效提取利用。针对其钒钛磁铁矿的利用问题,开展了新工艺的探索,通过竖炉煤基还原-电炉熔分工艺进行铁钒分离,从而实现钒资源的综合高效利用。实验结果表明,最佳工艺参数为1 050℃条件下竖炉煤基还原11.5h,海绵铁的金属化率为93%,钒的还原率能够控制在3.5%以下;还原过程中加入3%的硼砂添加剂可以明显改善海绵铁的金属化率,使其提高到98.16%;样品中心部位铁的还原程度要优于边缘部位。     

钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

采用高温实验炉,在1 350℃,氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验,通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究。结果表明,钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4).Fe2TiO4、Fe3O4.Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5;在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段,钛铁矿与新生成的浮士体发生钛铁晶石化,最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石。     

红格钒钛磁铁矿氧化物相转变及非等温氧化动力学

在对红格钒钛磁铁矿基础特性研究基础上,探讨了其球团氧化过程物相的存在形式和转变过程,并通过热分析法研究了红格矿非等温氧化动力学.结果表明:红格钒钛磁铁矿属于高铬型钒钛磁铁矿,Cr_2O_3的质量分数为1.48%,连晶强度为625 N;主要物相组成为磁铁矿、钛磁铁矿、钒磁铁矿、铬铁矿;温度低于300℃时其氧化速率缓慢;球团氧化过程有价组元物相迁移变化历程为:Fe_3O_4→Fe_2O_3;Fe_2VO_4→(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3;Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→FeTiO_3→Fe_9TiO_(15);FeCr_2O_4→(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_4,Fe_(0.7)Cr_(1.3)O_3,(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3.红格矿非等温氧化动力学研究表明:当升温速率为10℃/min时,温度在220~380℃,380~500℃和500~800℃时,反应活化能分别为47.02,14.95和30.36 kJ·mol~(-1).     

含碳铬矿球团在竖炉内的还原

在0.10m~3的试验竖炉内使用含碳球团冶炼出18%Cr的铁合金。利用前人所做的基础理论研究结果,讨论了铬、硅、硫等元素在竖炉内的还原及渣—液两相的分配规律。     

高铬型钒钛磁铁矿配量增加对氧化球团质量的影响

采取“细磨处理高铬型钒钛磁铁矿”和“以粒度较细的廉价欧控矿代替现场生产用矿”两种优化措施，考察了高铬型钒钛磁铁矿配量增加对氧化球团质量的影响，探索了高铬型钒钛矿在球团原料中配量增加的可行性.结果表明:“细磨处理高铬型钒钛磁铁矿”和“以粒度较细的廉价欧控矿代替现场生产用矿”，当高铬型钒钛矿配量40%时，抗压强度分别为2475N·个-1和2005N·个-1，膨胀率为192%和16%，皆满足高炉生产要求，可实现该矿在原料中配量增加，能达到高铬型钒钛矿预期90万t/年的处理目标.     

自产精矿对酒钢竖炉球团的影响

为解决酒钢竖炉球团生产用原料紧张问题,在实验室系统研究了配加自产精矿后对酒钢竖炉球团的影响.通过试验研究发现,酒钢竖炉球团配加部分自产精矿是可行的,但自产精矿配比应控制在20%以内     

钒钛磁铁矿直接还原试验研究

在热力学分析的基础上研究了实验室条件下钒钛磁铁矿配煤直接还原的特点,考察了还原机理及还原温度、反应时间和配碳量对金属化率的影响.结果表明:采用直接还原可使钒钛磁铁矿中铁的氧化物优先还原为金属铁,钛仍以氧化物的形态存在;随着温度升高,球团金属化率呈上升趋势,且上升趋势随之减缓;在xC/xO=0.9∶1时,延长反应时间金属化率增加,但反应时间过长金属铁会被再氧化,反应时间控制在20 min为宜;在xC/xO=1.1∶1时,40 min内未出现再氧化现象;低配碳(xC/xO=0.8∶1)时,球团的金属化率随还原时间、还原温度的增加而增加,1 300℃下还原10 min后金属化率即达到了90%以上.     

基于气基直接还原-熔分的硼铁矿高效利用新工艺

实验室条件下,以含硼铁精矿为原料制备氧化球团,对含硼铁精矿气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺进行了研究.结果表明,含硼铁精矿是良好的造球原料,1 200℃下焙烧20 min后,成品球团抗压强度可达2 500 N以上,满足气基竖炉直接还原工艺要求.在H2与CO体积比大于2/5且温度在850~1 000℃条件下,含硼铁精矿氧化球团还原率达到95%的时间为15~60 min,还原膨胀率不高于15%.在高温下电热熔化DRI后硼和铁可以高效分离,硼、铁收得率均可达到98%以上,富硼渣中B2O3的质量分数在21%以上,活性可达89%左右,是"一步法"生产硼酸的优良原料.含硼铁精矿气基竖炉直接还原电炉熔分新工艺可以实现硼铁高效分离和清洁利用.