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.     

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。     

焙烧气氛对内配碳赤铁矿球团焙烧行为的影响

模拟氧化球团生产工艺,研究焙烧气氛对内配碳赤铁矿氧化球团强度的影响,并结合矿相显微结构和FeO含量的变化规律分析,揭示内配碳赤铁矿球团在不同氧含量下的焙烧行为和固结规律.研究结果表明:内配碳赤铁矿氧化球团在接近空气配比(氧含量约20%,体积分数)的氧化性气氛中焙烧强度最大,氧含量过高或过低都会影响Fe2O3的再结晶,使球团强度降低;在氧化性气氛中焙烧含碳赤铁矿球团时,原生赤铁矿先还原为磁铁矿,磁铁矿再氧化成活性较高的次生赤铁矿,提高了赤铁矿焙烧固结性能和球团强度.     

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.     

微波加热提高有机粘结剂铁矿球团的强度

对微波功率、加热时间、反应温度对预热球团强度的影响进行研究,并将微波加热与传统管炉加热进行对比.研究结果表明:有机粘结剂铁矿球团对微波具有良好的吸收性能,当微波功率为2.5kW,球团质量为0.4kg时,球团平均升温速率为76.1℃/min:微波加热能明显提高预热球团抗压强度;在微波功率为2.5 kW,加热时间为8 min,球团终点温度为830℃时,预热球团抗压强度为454 N/个;当加热时间为11 min,球团终点温度上升至1 000℃时,预热球团抗压强度为1 038 N/个;采用微波加热,预热球团内部矿物结构较均匀、紧密,细粒磁铁矿氧化成赤铁矿,并在大颗粒之间连接成片,球团强度明显提高.     

基于田口法的钒钛磁铁矿热压块抗压强度的优化

使用田口法探索了影响钒钛磁铁矿热压块抗压强度的重要因子,并通过信噪比分析计算各因子对抗压强度的贡献率,最终给出钒钛磁铁矿热压块的最佳制备条件.实验结果表明,在热压温度、配碳比、煤粉粒度三个影响因素中,煤粉粒度对抗压强度的影响程度最大,其贡献率达到了79.99%,温度和配碳比二者的贡献率分别为15%和3.63%.优化后钒钛磁铁矿热压块的制备参数为热压温度300℃、煤粉粒度75μm、配碳比1.8.在优化后的参数下进行验证实验,得到的钒钛矿热压块的平均抗压强度达到1 152.1 N.     

改性水溶性树脂焦粉冷固成型粘结剂的研制

制备了一种新型改性水溶性树脂粘结剂,其中不含镁、磷、铝、铁等化学成份,能够使焦粉冷固成型球团的生球强度和干球强度大幅度提高．具有球团生产成本低、耐高温、化学反应性好、固定碳降低量小、灰分低等优点。     

MgO含量及来源对磁铁精矿球团固结行为的影响

对普通磁铁矿球团、高镁磁铁矿球团和普通磁铁矿配加MgO粉的球团固结行为进行研究,考察MgO含量(质量分数)及来源对球团固结行为的影响。研究结果表明:当焙烧温度低于1 210℃时,MgO来源对焙烧球团抗压强度影响显著,表现为普通磁铁矿焙烧球团抗压强度最高,高镁磁铁矿球团次之,普通磁铁矿配加MgO粉球团抗压强度最低。当焙烧温度高于1 240℃时,MgO含量对焙烧球团抗压强度影响较大,焙烧球团抗压强度随MgO含量的增加而降低;在MgO含量相同条件下,高镁磁铁矿球团强度高于配加MgO粉球团。来源不同的MgO均抑制磁铁矿球团氧化和新生物相的分布,从而影响了球团的固结强度。矿化是配加MgO粉球团固结的限制性环节,提高焙烧温度有助于强化外加MgO粉的矿化并减弱MgO来源的影响,进而提高焙烧球团强度。     

钒钛磁铁矿球团还原过程的物理化学特点与0.2米~3竖炉试验——铁、钒、钛分离的物理化学之二

根据实验室试验结果,1975年在某厂0.2米~3竖炉上进行了用转化天然气还原钒钛磁铁矿球团的扩大试验。国外用天然气转化的还原气在竖炉中还原金属化球团,虽已在七十年代初期有了工业性生产,但他们都对所用球团的成份有极苛刻的要求,如表1所示。0.2米~3竖炉所用的钒钛磁铁矿球团成份如表2所示。     

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%。     

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。     

粘结剂对球团性能的影响分析

分析了无机、有机及无机／有机复合粘结剂对球团性能的影响,同时讨论了结剂粘度和配量与球团性能指标的关系,并指出了各类粘结剂的优缺点。     

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.     

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.     

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。     

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.     

钒钛磁铁矿直接还原新流程试验(一)

直接还原技术属非高炉制铁领域。是一种以铁精矿复合粘结剂球团为原料,经一步高温过程生产直接还原铁的工艺。由于没有传统钢铁生产流程矿石熔化为铁水、渗碳、然后再脱碳炼钢这个过程,碳耗低、CO2排放少,是一种短流程、低污染、节能降耗的冶金新工艺。我国自上世纪就着手进行非高炉冶炼技术研究,取得了较好的成果。攀枝花钒钛磁铁共生矿富含铁、钒、钛、铬等有价金属,能否用直接还原技术将铁、钒、钛等资源同时回收是钒钛磁铁矿资源高值利用的重大技术问题。上世纪七十年代末,方毅副总理组织科技人员进行了艰苦攻关并取得了大量成果。2000年以来,攀枝花市在非高炉冶炼钒钛磁铁矿研究过程中取得了重大突破,铁、钒、钛等有价元素回收产业化前景良好,资源综合利用取得了长足的发展。今天,将攀枝花市非高炉直接还原技术阶段性工作概括地总结出来,希望各界给予更多的关注和重视。     

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.     

MgO来源对磁铁精矿球团预热行为的影响

分别对普通磁铁矿球团、高镁磁铁矿和普通磁铁矿配加MgO粉的球团预热行为进行研究,考察镁的来源对球团预热性能的影响。研究结果表明:在850~1 000℃的预热温度下,磁铁矿预热球的抗压强度随着MgO质量分数的升高而降低。在相同预热条件下,普通磁铁矿预热球的抗压强度最高;以类质同象形式存在或外加的MgO均会降低磁铁矿预热球的抗压强度,外加MgO粉的磁铁矿预热球强度最低;高镁磁铁矿球团氧化困难,预热球团中存在明显的双层结构;外加的MgO粉在磁铁矿球团预热阶段仅有少量矿化,未矿化的MgO粉残留在新生Fe_2O_3颗粒之间,影响新生晶粒之间的微晶连接及晶粒生长,致使其预热球强度最低。