程潮铁矿球团配加黏结剂试验研究

对程潮铁矿高压辊磨前后的铁精矿分别添加膨润土、有机黏结剂、复合黏结剂进行造球试验。结果表明,单独添加少量的膨润土或有机黏结剂,其生球爆裂温度指标合格,生球强度指标不合格;采用膨润土质量分数为2.0%、有机黏结剂质量分数为0.05%的复合黏结剂,其生球抗压强度为14.5N/个、生球落下强度为(0.5m)12.1次/个、生球爆裂温度为630℃、成品球抗压强度为3 024N/个,球团质量有较大的提高。     

MHA黏结剂在钒钛磁铁矿氧化球团制备中的应用

应用已发明的MHA黏结剂替代膨润土制备钒钛磁铁矿氧化球团,获得质量优良的高炉冶炼原料。研究表明:当MHA用量为0.25%,在预热温度950℃,预热时间10 min,焙烧温度1 250℃,焙烧时间10 min的条件下,获得的预热球团抗压强度为522 N/个,焙烧球团抗压强度为3 702 N/个。与2.0%膨润土球团矿比较,MHA成品球团的抗压强度略低,而TFe品位明显提高1.11%。2种黏结剂球团矿的还原性能指标接近。MHA球团黏结剂在氧化球团矿生产中具有良好的应用前景。     

煤种对红土镍矿中镍选择性还原的影响机理

以某含镍1.86%(质量分数)、铁13.24%(质量分数)的红土镍矿为对象,分别采用石煤和无烟煤作为还原剂,考察了煤种对红土镍矿中镍的选择性还原的影响.结果表明,用石煤作为还原剂能够达到镍选择性还原的目的.X射线衍射及扫描电镜分析研究表明,还原过程中镍、铁先以镍纹石形式存在,随着煤用量增加,逐渐变为以铁纹石形式存在.同时随着煤用量的增加,焙烧后生成的含镍铁矿物中镍的比例逐渐递减,而铁的比例逐渐递增.石煤为还原剂时焙烧产物中主要以镍纹石的形式存在,同时金属铁的生成量比无烟煤作还原剂时低,因此采用石煤作还原剂比无烟煤作还原剂对镍还原具有更强的选择性,可以得到更高镍品位的镍铁精矿.     

有机复合膨润土强化磁铁矿氧化球团机理及应用

基于有机小分子插层复合法,开发出有机复合膨润土,通过X线衍射等分析等微观手段及成球性指数测定,揭示有机复合膨润土通过化学吸附和复合分子桥联作用改善铁精矿成球的作用机理.研究结果表明:有机复合膨润土用于氧化球团工业生产,膨润土质量分数由3.0%左右降低到1.4%左右,减少50%以上;生球强度提高0.9次/(0.5 m),爆裂温度提高150℃左右,生球热稳定性明显提高,成品球团铁品位提高1.02%,成品球球团矿抗压强度提高1 kN/个以上;在降低膨润土配比前提下,生球强度和热稳定性提高,成品球团矿的强度和铁品位提高.     

碳热还原-磁选工艺富集红土镍矿中金属镍

采用碳热还原-磁选富集镍的工艺处理低品位红土镍矿,以活性炭粉为还原剂,在还原球团内加入添加剂A以促进还原球团中金属晶粒的生长及磁性物质与非磁性物质的磁选分离,使红土镍矿在低于传统的熔炼温度下进行还原反应,可大大降低能量消耗.研究结果表明,最佳反应条件:还原温度为1 320℃,还原时间为1 20 min,还原剂与添加剂的质量分数分别为3%及5%;添加剂可促进金属晶粒的聚集,富集的金属晶粒更易于磁选分离;还原产品镍铁合金中镍的质量分数可达8.31%,矿石中镍的回收率可达95.44%,金属镍得到了富集.本工艺具有流程短、操作简单、能耗低及镍铁合金的经济价值高等优点.     

高镁球团焙烧特性及其固结强化机理

分别以蛇纹石、MgO粉和菱镁石作为含镁添加剂,研究高镁球团的焙烧特性。研究结果表明:随着球团中MgO质量分数的增加,磁铁矿球团和赤铁矿球团的预热球和焙烧球强度都降低,表明MgO质量分数的提高不利于球团的固结;通过添加含钙和含硼物质,改善了高镁球团的预热球和焙烧球强度;随着球团矿碱度的提高,球团矿预热球和焙烧球强度都是先升高后降低,碱度为0.4~0.5时达到最大值,而随着球团硼质量分数的增加,球团预热球和焙烧球强度都升高;添加含钙和含硼物质可促进低熔点物质的形成,使球团产生适宜的液相量,加快Mg2+和Fe3+的扩散,促进含镁熔剂的矿化和Fe2O3再结晶,从而改善含镁球团的固结强度。     

钙和镁添加剂在氧化球团中的应用

对石灰石、菱镁石和白云石3种钙、镁添加剂对球团性能、TFe品位以及生产工艺的影响进行研究。研究结果表明:添加剂降低了生球落下强度和预热球抗压强度,但提高了生球爆裂温度;添加剂中的CaO使焙烧球抗压强度先升高后降低,MgO使得焙烧球抗压强度降低;加入钙、镁添加剂会降低球团矿TFe品位,通过添加生石灰或有机黏结剂取代膨润土,可以提高球团的TFe品位;钙、镁添加剂在干燥预热段分解吸热会影响链篦机的热平衡,通过在球团中内配无烟煤,由无烟煤燃烧放热来提供钙、镁添加剂热分解所需的热量,可以维持链篦机的热平衡制度;通过添加生石灰或有机黏结剂和内配适量的无烟煤,可解决钙、镁添加剂在氧化球团中应用的难题。     

烧结机焙烧酸性球团矿矿物组成和显微结构

针对烧结机焙烧酸性球团工艺焙烧负压低、固结速度快等工艺特点,对不同烧结机焙烧工艺条件下的酸性球团矿矿物组成和显微结构进行了研究．结果表明,在烧结机焙烧工艺条件下,采用低硅铁精矿、添加1％膨润土时,球团矿仍以磁铁矿和赤铁矿再结晶的固相固结为主,不同于传统的烧结矿固结方式．当印度矿配比增加时,球团矿中磁铁矿随着增加,球团结构变致密,转鼓强度提高．当煤粉用量增加,球团矿中磁铁矿再结晶增加．煤粉用量为4．5％时,球团中磁铁矿占50．2％,结构较致密,转鼓强度和利用系数均较佳．过高的煤粉用量使得球团矿中气孔率增加,局部过熔,出现蜂窝状结构．球团矿中SiO2增加,磁铁矿再结晶增加,赤铁矿再结晶减少,液相量变化不大,球团矿转鼓强度增加,还原性降低．     

含钛精矿用于鞍钢球团的试验研究

为探索将含钛精矿配加到鞍钢卡拉拉精矿中进行球团生产的可行性,考察了膨润土配比、含钛精矿配比和焙烧温度对含钛球团性能的影响。结果表明：在含钛磁铁矿配比为5%~25%条件下,添加1.3%~1.5%的膨润土,可制得满足生产要求的生球;焙烧温度与含钛磁铁矿配比对成品球的抗压强度具有重要的影响,随着焙烧温度升高,抗压强度先增大后减小,在1 200℃左右达到最大值,同时增加含钛磁铁矿的配比可提高抗压强度上升幅度。从球团矿相的角度出发,采用偏光显微镜、扫描电镜（SEM+EDS）和电子探针（EPMA）等分析测试方法,分析了添加含钛磁铁矿降低球团适宜焙烧温度及含钛球团与普通球团强度差异的内在机理,发现在1 150℃时生成了钛赤铁矿,球团获得了强度来源,而高温下TFe （全铁）的氧化再结晶能力差,球团抗压强度降低,因此含钛球团的适宜焙烧温度较低;而含钛球团中钛赤铁矿较粗大,氧化再结晶能力较弱,相反普通球团具有大量细而均匀的磁铁矿晶粒,因此强度较普通球团低。     

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。     

有机粘结剂替代膨润土制备氧化球团

为了提高球团矿铁品位,研究新型有机粘结剂D替代膨润土对球团制备的影响。研究结果表明:采用有机粘结剂D完全替代膨润土,当其用量为0.25%~0.30%(质量分数)时,即可获得满足要求的生球性能及成品球强度,但预热球强度很低,只有100 N/个左右,只能用于对预热球强度要求不高的球团生产工艺;而有机粘结剂D部分替代膨润土时,不仅可以获得良好的生球性能及成品球强度,预热球强度也可满足生产要求;在0.10%有机粘结剂D和0.50%膨润土的条件下,生球落下强度大于3次/(0.5 m),且爆裂温度大于600℃,成品球强度达到2.6~2.9 kN/个,预热球强度大于400 N/个;有机粘结剂D的应用使球团铁品位明显提高,用0.30%有机粘结剂D完全替代膨润土时,球团铁品位为64.07%,比1.0%膨润土的球团提高0.76%;采用0.10%有机粘结剂D和0.50%膨润土时,球团铁品位为63.74%,比1.0%膨润土球团提高0.43%。     

短纤维预制件强度对铝基复合材料组织的影响

采用GF砂型抗压强度测试仪测量了短纤维预制件压溃时的抗压强度，研究了氧化铝短纤维体积分数和黏结剂质量分数对预制件抗压强度的影响，使用金相显微镜观察了预制件强度对金属基复合材料组织的影响，试验结果表明，氧化铝短纤维预制件的抗压强度随着纤维体积分数的升高而升高，随着黏结剂质量分数的提高而升高，黏结剂浓度过低的预制件强度较低，在压力渗流过程中可能发生变形，导致复合材料组织不均匀；预制件黏结剂质量分数过高，复合材料中可能出现网状组织，甚至空洞。     

铬铁精矿球团烧结工艺与机理

对铬铁精矿球团烧结新工艺以及球团烧结矿冶金性能和固结机理进行研究。研究结果表明:铬铁精矿粒度粗,成球差,必须经过球磨机细磨,使其比表面积达到1 700 cm2/g,才具有良好的成球性;在膨润土配比为1.5%(质量分数)、造球水分为9.0%(质量分数)、造球时间为12 min的条件下,生球落下强度5次/(0.5 m),抗压强度11 N/个,爆裂温度480℃。优化的球团烧结工艺参数为:焦粉用量7%(质量分数)(内配比例30%),烧结混合料水分为9.5%,料层高度为650 mm,干燥温度为300～350℃,干燥负压为4 kPa,干燥时间为3 min,点火温度为1 100℃,点火负压为5 kPa,点火时间为1.5 min,烧结负压为8 kPa,取得了良好的指标:烧结矿产量为3.01 t/(m2.h),转鼓强度为89.33%,固体燃耗为79.19 kg/t。铬铁精矿球团烧结矿在900℃时很难还原,但还原膨胀率只有5%～6%,还原粉化率RDI+3.15大于94%,还原过程将具有较好的强度;在烧结料层的中上部,烧结矿的宏观结构以单个散状球团为主;在烧结料层下部以葡萄状烧结矿为主。铬铁精矿球团烧结矿矿物组成以铁铬尖晶石和硅酸盐矿物为主,单颗粒的球状烧结矿以固相固结为主,葡萄状烧结矿中液相量占30%左右,由固相固结和液相黏结共同维持烧结矿强度。     

正交实验法制备球团矿复合粘结剂

为了降低球团膨润土用量,利用正交实验方法进行了几种膨润土与有机粘结剂混合的造球试验,确定了最佳的粘结剂种类、用量和复配方案.试验结果表明,复合粘结剂的成球性能远远优于单纯使用膨润土的,而且大幅度降低了粘结剂的配比,从而提高了球团矿的品位.     

含碳球团高温抗压强度的实验测定

采用自制的高温抗压强度测定装置,研究了使用有机黏结剂的含碳球团在不同温度、气氛条件下高温强度随时间的变化.试验结果表明,采用有机黏结剂“CC”的含碳球团在800℃下保温1 h,球团仍能保持较高的高温强度（30～40 N/球）.在球团开始显著的自还原反应之前,球团高温强度主要由有机黏结剂来保证;而在还原反应（1 000℃以上）之后,球团高温强度则主要依靠还原的大量金属铁;球团的高温强度能满足转底炉生产工艺的要求.     

红土镍矿半熔融还原生产含镍珠铁

针对转底炉处理红土镍矿生产镍珠铁的可行性进行研究。通过控制温度和炉渣高温特性,使炉渣形成半熔融状态,还原后的金属产生聚集和长大,形成含镍铁珠。讨论还原温度、炉渣成分、耐火材料、还原剂配比、球团直径及还原剂种类对生产镍珠铁的影响。研究结果表明:当还原温度为1 400℃,还原时间为30 min,SiO2-MgO-CaO三元渣系中CaO的质量分数为15%,球团直径为30 mm时,采用石墨坩埚,可以得到Ni质量分数为11.53%,Fe质量分数为84.16%的镍珠铁,此时,Ni的回收率可以达到98.59%,Fe的回收率为73.27%。     

润磨强化硫酸渣制备氧化球团的技术及机理

从硫酸渣本身特点出发，对硫酸渣制备氧化球团的特点及润磨在球团制备过程中的作用机理进行研究。研究结果表明：无润磨的硫酸渣生球强度极差，水分较高，润磨可改善硫酸渣的粒度组成、比表面积，降低生球的孔隙率，从而有效降低膨润土用量，大幅提高生球的强度及降低生球的水分；润磨也能提高硫酸渣颗粒活性，增加颗粒与颗粒之间的接触点，使质点利于扩散，从而改善硫酸渣球团的焙烧性能，润磨后的球团在焙烧温度为1150℃、焙烧时间为10 min的条件下，便可获得抗压强度大于3 kN/个的球团，大大降低了球团的焙烧温度。使用硫酸渣能生产出优质的球团供高炉使用。     

纤维化膨润土强化氧化球团制备及其机理

采用膨润土添加有机分散剂在搅拌机的作用下制备纤维化膨润土浆并对强化铁精矿造球进行研究。研究结果表明:添加有机分散剂制备的纤维化膨润土浆形成了良好的纤维化结构;造球混合料预配质量分数为1%的膨润土,利用纤维化膨润土浆进行强化造球,当球团强化层纤维化膨润土用量从0提高到0.18%时,落下强度和抗压强度分别从4.1次/(0.5 m)和14.63 N/个分别提高到5.8次/(0.5 m)和16.20 N/个,生球爆裂温度从530℃提高到610℃;预热球和焙烧球抗压强度从528 N/个和1 587 N/个分别提高到638 N/个和4 160 N/个,焙烧球内部结构由较疏松多孔变为结构致密,晶粒连接显著增强。     

膨润土改性天然粘土防渗材料的研究

膨润土具有很好的防渗和吸附性能．在华北黄土和华南红土中加入一定量的膨润土，以增强衬层材料的防渗性能．研究了膨润土加入量对土样抗压强度和压实土样渗透系数的影响，压实含水率、压实干密度等因素对压实粘土渗透性能的影响．实验原理为Darcy定理．实验结果表明：对于黄土，膨润土合量为6％—7％时，抗压强度最大．选择大于强度最优含水率2％的压实含水率有利于提高黄土及其改性粘土的防渗功能．对于红土，加入8％的膨润土对其抗压强度有很大的改善，抗渗性能有着较大的提高，渗透系数只相当于原土的1／30．选用24％左右的压实含水率可以使红土(及其改性粘土)的抗压性能与防渗性能同时优化．     

有机粘结剂氧化球团固结特性及强化措施

研究有机粘结剂球团和膨润土球团的矿相结构、矿物组成,并比较这2种粘结剂在成球过程中的作用机理.认为有机粘结剂球团比膨润土球团固结强度低的原因主要有2个:一是与膨润土球团相比,有机粘结剂球团中颗粒接触不够紧密、球团孔隙率高,二是起粘结作用的低熔点物质含量少.通过磨矿降低铁精矿原料粒度,采用润磨工艺,可增大有机粘结剂球团颗粒之间的接触,在950℃预热10 min以及在1250℃焙烧10 min的条件下,使有机粘结剂球团的预热球强度从159 N/个提高到488 N/个,焙烧球强度从1 405 N/个提高到2 534 N/个;另外,添加1.25%的石灰石有利于球团中低熔点物质的生成,在1 010℃预热10 min以及在1 250℃焙烧10 min的条件下,可以使有机粘结剂球团的预热球强度从245 N/个提高到426 N/个,焙烧球强度从1 477 N/个提高到3 051 N/个.