钒钛磁铁矿固态还原的研究

研究了钒钛磁铁矿的固态还原过程及影响因素,讨论了磨矿粒度、还原温度和配碳量对固态还原金属化率及还原后炉料中钛走向的影响.采用煤基直接还原工艺流程,能够将钒钛磁铁矿中铁的氧化物还原为金属铁,然后通过磁选,可实现钛、铁的有效分离.实验结果表明,最佳工艺条件为:还原温度1 100℃,配碳量为1∶1,磨矿粒度控制在75~150μm之间.在此工艺条件下得到铁的金属化率和渣中钛的质量分数分别在80%和36%以上.该工艺为我国大批量钒钛磁铁矿的开发利用提供了新途径.     

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.     

预还原球团吸波性能及其微波加热煤基直接还原

研究预还原球团在微波场中的升温特性,考察预还原球团微波加热中对直接还原的影响,分析铁氧化物煤基微波加热的还原行为.研究结果表明:预还原程度越高,球团中的Fe3O4含量逐渐减少,浮氏体和金属铁含量逐渐增多,对微波的吸收性能逐渐减弱,但是仍然具有较好的吸波能力.预还原球团金属化率越高,得到的海绵铁金属化率越高,在预还原球团金属化率为42.85％(质量分数),温度为1 000℃,还原时间为48 min,碳氧质量比为1.75:1时,海绵铁金属化率达到97.29％.随着还原反应的进行,铁氧化物的成分不断改变,金属铁颗粒呈星点状分布于浮氏体之间,但并不会形成致密金属壳,为还原反应中的气体交换创造良好的动力学条件.     

钢铁厂含铁尘泥球团自还原实验研究

以高炉工序的重力除尘灰和转炉工序的转炉污泥作为主要原料,配加一定量的还原剂、黏结剂和水制成冷固结球团,在高温下进行含铁尘泥球团自还原实验.结果表明,将重力除尘灰和转炉污泥混合制成自还原冷固结球团,不仅可弥补单种物料成球性能的不足,还可实现含铁尘泥球团的自还原,充分利用尘泥中的Fe,C和Ca O等资源;含铁尘泥球团的金属化率和脱锌率都随反应温度的升高而逐渐增大,1 300℃时,球团金属化率和脱锌率可分别达到91.35%和99.25%;随着反应时间的延长,球团的金属化率和脱锌率也逐渐增大,且在反应开始5 min内即可分别达到50.68%和75.82%;含铁尘泥球团的金属化率和脱锌率随着配碳量的增加而呈现先增大后减小的趋势,变化幅度较小.     

钒钛磁铁矿金属化还原-选分-电热熔分新工艺

针对攀枝花钒钛磁铁矿进行了金属化还原-选分-电热炉熔分实验,考察了磁场强度、还原温度、还原时间、配碳比、还原煤粒度对金属化还原及磁选分离效果的影响.实验结果表明,当磁场强度50mT、还原温度1350℃、还原时间60min、配碳比10、还原煤粒度为-75μm时,金属化还原后产物及磁选分离磁性物质、非磁性物质的各项指标最佳,进一步进行电热炉熔分可实现铁钒分离.新工艺达到铁钒钛资源高效分离要求,铁钒钛收得率分别为9507%,7160%和8008%.     

低配碳比含碳球团直接还原的实验研究

根据低配碳比含碳球团还原熔分工艺制备粒铁的技术思想,对低配碳比含碳球团的直接还原进行实验研究.结果表明,这种低配碳比的含碳球团还原速度较快,还原反应进行了10 min时表观还原度为84%,20min时表观还原度可达88%;继续延长反应时间,球团表层还原得到的少量金属铁会再次被氧化成FeO.还原反应结束后,球团内仍存在少量尚未还原的FeO,它们与脉石中的SiO2形成低熔点的铁橄榄石,有利于工艺后期渣铁的熔化及分离.     

含碳铬矿球团的造球及直接还原

研究了原料粒度，粘结剂的用量，配碳量等因素对铬铁矿球团生球性能的影响，以及温度和还原时间对金属化率的影响，结果表明１３５０℃还原１５ｍｉｎ铬金属化率达９０％以上，配碳量应比理论配碳量过量２０％，用１：３的Ｈ２ＳＯ４对还原球团采用加热回流法溶样，解决了金属铬及金属铁的化学分析方法。     

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%.     

白云鄂博矿含碳球团直接还原过程工艺参数优化的数值模拟

利用管式电阻炉研究了炉气温度在900~1 100℃之间球团的还原过程。建立数学模型;考虑传热、传质以及化学反应来模拟白云鄂博矿含碳球团直接还原过程。实验结果表明,随着炉气温度的升高,球团质量减小的越快,还原反应结束的时间缩短。模拟结果与实验结果吻合较好。通过正交试验研究影响白云鄂博矿金属化率主要因素大小排序为:炉气温度时间碳氧比直径。最后研究两种不同工况观察白云鄂博矿含碳球团金属化率的变化规律,结果显示较低的炉气温度对金属化率作用不大;在高温段反应10 min左右就可以达到最大金属化率。粒径为12 mm、碳氧比0.9的含碳球团,在炉气温度为1 100℃时各段反应时间可以控制在10 min左右。     

高铬型钒钛磁铁矿煤基直接还原研究

将高铬型钒钛磁铁精矿、还原剂煤粉和黏结剂按一定比例配料、混匀、模压成型后进行直接还原,研究了煤种、碳氧摩尔比(COR)、还原温度、还原时间和添加剂等因素对高铬型钒钛磁铁精矿还原产物金属化率的影响,采用X射线衍射对还原产物进行物相分析.结果表明:以无烟煤为还原剂,碳氧摩尔比1.2、还原温度1 350℃、还原时间60 min的条件下,未采用添加剂时产物金属化率最高可达89.80%;在碳氧摩尔比1.2、还原温度1 250℃、保温时间30 min、添加质量分数为3%Ca F2条件下,还原产物金属化率达85.27%,有效降低了还原过程的能耗.还原温度低于1 250℃时,产物主要物相为金属铁,同时还有少量的Fe2O3,Fe3O4,Fe3C,Fe0.5M g0.5Ti2O5和Ti O2;1 300℃时,还原产物中出现Fe2VO4;高于1 350℃时,还原产物中出现了(Fe,Cr)和Ti3O5.     

津布巴铁精矿含碳球团还原实验研究

高炉炼铁工艺中炼焦、球团、烧结工序是主要污染源,本实验模拟转底炉工艺采用煤粉为还原剂实现直接还原铁的清洁生产。实验以津布巴铁精矿为原料,对该铁精矿进行XRD分析、扫描电镜分析和热失重分析。实验采用含碳球团焙烧还原工艺,通过四因素三水平正交实验研究各因素对焙烧球团的金属化率的影响。结果表明:在含碳球团焙烧还原过程中,对金属化率的影响程度从大到小的因素分别为焙烧温度、碱度、焙烧时间和配碳量,其中,当配碳量为1.0,温度为1 150℃,碱度为0.37,焙烧时间为25 min是得到高金属化率焙烧球团的最佳条件,球团焙烧后的残炭量与焙烧温度和碱度也有较大关系,最终球团金属化率均在80%以上。     

Numerical simulation of the direct reduction of pellets in a rotary hearth furnace for zinc-containing metallurgical dust treatment

A mathematical model was established to describe the direct reduction of pellets in a rotary hearth furnace (RHF). In the model, heat transfer, mass transfer, and gas-solid chemical reactions were taken into account. The behaviors of iron metallization and dezincification were analyzed by the numerical method, which was validated by experimental data of the direct reduction of pellets in a Si-Mo furnace. The simulation results show that if the production targets of iron metallization and dezincification are up to 80% and 90%, respectively, the furnace temperature for high-temperature sections must be set higher than 1300℃. Moreover, an undersupply of secondary air by 20% will lead to a decline in iron metallization rate of discharged pellets by 10% and a decrease in dezincing rate by 13%. In addition, if the residence time of pellets in the furnace is over 20 min, its further extension will hardly lead to an obvious increase in production indexes under the same furnace temperature curve.     

添加硅铁对钛精矿直接还原-渣铁分离的影响

利用碳热还原方法研究了硅铁添加对钛精矿还原及渣铁分离效果的影响.结界表明:硅铁可提高还原反应速率和铁的金属化率,在1 380℃还原30 min的金属化率达到84.5%.添加硅铁还可明显缩短还原球团冶炼周期,降低渣中金属铁含量,提高渣铁分离效率及钛渣品位(Ti O2的质量分数为84.75%).同时运用Fact Sage软件对钛渣液相线及黏度进行了理论计算,结果表明:添加硅铁对钛渣黏度影响不大,但可增大钛渣的液相区域,从而有利于金属铁的聚集长大及分离.理论计算很好地解释了实验结果.     

含锌电炉粉尘配碳球团的冶金特性

以某钢铁公司含锌电炉粉尘为原料,配入适当的无烟煤制成含碳球团,焙烧球团通过还原煤保护冷却至室温后进行化学分析·研究了1150℃～1300℃的范围内,温度、时间和内配煤量对锌、铁的还原速率以及球团抗压强度的影响·研究结果表明:锌、铁的还原率均随焙烧温度、焙烧时间以及内配煤量的增加而提高;抗压强度随焙烧温度、焙烧时间的增加而增高,但随内配煤量的增加出现极值点·焙烧球团最佳的工艺参数:焙烧时间为15min,内配煤量为13 04%,焙烧温度为1250℃·此时锌的还原率为98 43%,金属化率为94 51%,抗压强度为800 6N/球·     

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.     

生物质用于转底炉直接还原工艺研究

为了探讨生物质还原剂用于生产金属化铁的可行性,针对转底炉直接还原工艺,从金属化率、抗压强度和体积收缩率三方面入手,分析了竹炭、木炭、秸秆纤维等3种生物质还原剂以及传统还原剂煤粉对含碳球团还原效果的影响。试验结果表明,生物质能够替代传统还原剂用于转底炉直接还原工艺。与传统还原剂相比,生物质还原剂在含碳球团金属化率方面的影响较小,但不同生物质对含碳球团强度和体积收缩率等方面的影响较大。秸秆纤维含碳球团的强度相对较高,但竹炭和木炭含碳球团的强度较低,需在较高温度下(1 300℃)焙烧才能达到后续生产要求;使用竹炭作还原剂的球团前期膨胀较其他还原剂更为严重,直接导致其高温区体积收缩率较小,从而影响含碳球团的强度和热量传递,需与其他还原剂搭配使用。     

还原时间对高料层碳热还原金属化率的影响

为了探讨PSH(paired straight hearth,对行直底炉)直接还原工艺的操作参数,进行了还原时间对高料层碳热还原金属化率影响的研究.试验结果表明:还原时间为50和60 min时,球团的金属化率较高,整个料层总的金属化率分别为57.31%和80.23%.但炉内还原60 min时,存在上层球团再氧化、热效率低、生产效率低等问题.采用热坩埚装料可以明显提高球团金属化率,尤其是底层球团.炉内还原50 min,采用热坩埚装料时,整个料层总金属化率可由冷坩埚装料的57.31%提高至85.24%.因此,以提高碳热还原金属化率为目的,建议采用热坩埚装料,炉内还原50 min.本试验的研究结果可为PSH工艺的开发提供理论依据.