含锌粉尘内配碳球团还原模型

以转底炉处理钢铁厂含锌粉尘为背景,结合转底炉实际生产工艺条件,建立了含锌粉尘内配碳球团直接还原一维非稳态数学模型.模型不仅考虑了铁氧化物的还原反应和碳的气化反应,还加入了氧化锌的还原反应,并通过实验验证了模型的准确性.利用计算结果分析讨论了炉温、球团半径及孔隙率对球团还原的影响.炉温对球团的金属化率和脱锌率均有显著影响,孔隙率和球团半径仅对球团的金属化率影响较小,而对脱锌率基本没有影响.     

钢铁厂含铅粉尘配碳球团的直接还原工艺

对钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团直接还原工艺进行了研究。结果表明：生球碱度及还原时间对球团中铅发率有显著影响，而还原温度则对球团中锌、铅挥发率和铁的金属化率均有显著影响。     

钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团的直接还原工艺

对钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团直接还原工艺进行了研究.结果表明：生球碱度及还原时间对球团中铅挥发率和铁的金属化率有显著影响，而还原温度则对球团中锌、铅挥发率和铁的金属化率均有显著影响.在此基础上确定的最佳工艺参数为：生球碱度～0.9，还原温度和还原时间分别为1250℃和25min.     

转底炉处理冶金粉尘工艺的锌钾钠脱除及烟气形成

转底炉直接还原处理钢铁厂冶金粉尘过程中,Zn、K、Na等元素的脱除及烟气形成过程对转底炉工艺实施效果影响很大.采用高温管式炉模拟转底炉工艺条件,用钢铁厂含锌粉尘制成内配碳球团,进行直接还原实验研究,并收集实验过程产生的烟气和二次粉尘,对烟气中的气体成分以及烟气中的二次粉尘进行化学成分、微观结构以及物相组成分析.研究证明:Zn的脱除率可以达到98%,K、Na、Pb的脱除率分别达到80%、88%和85%;烟气中N2、CO、CO2的体积分数分别为71.4%、14.5%和14.1%;烟气中二次粉尘主要物相为ZnO、KCl、Zn5(OH)8CI2H2O、PbO和NaCl,二次粉尘中ZnO含量高达80%,可作为二次锌资源加以利用.在此基础上分析了转底炉直接还原过程中Zn、Ph、K、Na脱除和烟气形成机理.     

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.     

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.     

含碳球团还原法处理含锌电炉粉尘的试验分析

为综合利用含锌电炉粉尘,提出运用含碳球团的还原处理方法,并进行了扩大性试验,得到了还原焙烧法的合理工艺条件.试验表明:配碳的碳氧比C/O=1.2、还原温度1 150 ℃、料层厚度30 mm、加热时间65 min可取得较好的效果;还原后的球团为半金属化球团,其w(TFe)为50%左右,金属化率60%～70%,球团的残Zn含量在2%以下,是较好的高炉原料;Zn的还原挥发率达到90%左右,收集粉中ZnO含量在90%左右;PbO含量在2%以下,已达到等级氧化锌的标准,实现了含锌电炉粉尘的无害化和资源化利用.     

含锌铅粉尘金属化球团的固结机理

对含锌铅钢铁厂粉尘配碳球团，经还原焙烧后得到的高炉用金属化球团的固结机理进行了研究。结果表明：金属化球团的强度由金属铁相的数量和形态以及球团内孔隙的大小共同决定。     

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。     

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。     

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。     

真空碳热还原含锌粉尘制备锌热力学模拟研究

采用FactSage7.2软件模拟研究真空碳热还原高炉、电炉和转底炉粉尘在不同温度、配碳量条件下的热力学行为,分析了不同条件下锌的挥发率.结果表明:以高炉粉尘为实验原料,升高实验温度和增加配碳量有利于粉尘的还原和锌的挥发,在温度为700℃、配碳量为14％条件下锌被完全还原并挥发;以电炉粉尘为实验原料,升高温度和增加配碳...     

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·     

不锈钢冶炼粉尘中锌还原的研究

直接还原回收有价金属处理不锈钢冶炼粉尘过程中,锌在冶炼系统中不断循环积聚,可从收尘系统中分离出高含锌粉尘,然后采用CO在等离子炉中选择性还原回收锌.作者研究了反应温度、粉尘给料速度、粉尘给料量与还原剂CO量比等对锌还原挥发率的影响,建立了还原过程的数学模型.研究结果表明还原温度对粉尘中锌的还原影响很大,升高温度有利于锌的还原,但当温度超过1 228.2 ℃时,进一步升高温度不会明显提高锌的还原率,高的锌还原率的获得还应通过降低给料速度和控制给料比来实现;在1 400 ℃,给料速度为50 g/min,给料比为4.5∶1时,锌还原率可达99.98%;ZnFe2O4在高温下可分解,在还原过程进行前将粉尘中ZnFe2O4分解可显著提高锌的还原挥发率.     

铜渣转底炉直接还原磁选与熔分工艺比较

以国内某典型铜渣为研究对象,进行转底炉直接还原-磁选工艺与转底炉直接还原-燃气熔分工艺的对比研究。首先通过基础试验确定最佳的反应参数,在此基础上进行中试扩大试验,并揭示铜渣转底炉直接还原过程机理,最后对它们的能耗进行计算与对比分析。研究结果表明:经过转底炉直接还原,铜渣中的铁橄榄石Fe_2SiO_4和磁铁矿Fe_3O_4相转变为含有金属铁Fe、二氧化硅SiO_2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si_2O_6的金属化球团,铁颗粒聚集长大形成铁连晶,具备通过磨选或熔分进行进一步富集的条件。金属化球团通过磨选工艺获得的金属铁粉TFe品位为91.12%,铁回收率为86.36%,通过燃气熔分工艺获得的铁水TFe品位为94.93%,铁回收率为97.52%。转底炉直接还原-燃气熔分工艺能耗比转底炉直接还原-磨选工艺的高约30%。     

含碳球团直接还原过程的数值模拟

基于质量守恒方程、能量守恒方程及化学反应速度式，建立了描述含碳球团直接还原过程的数学模型，用此模型所做的数值计算结果与试验结果基本吻合。数值模拟结果表明：影响含碳球团还原速率的最重要因素是炉温，含碳球团应在尽可能高的炉温下焙烧；虽然大球的还原速度开始阶段较慢，但焙烧时间足够长时，不论球大小，都可达到高金属化率；只有配碳量足够时才能获得较快的还原速率和较高的还原度。     

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.     

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.     

还原剂对铁矿含碳球团还原熔分行为的影响

针对转底炉珠铁工艺用还原剂的选择,本文以兰炭、烟煤、无烟煤、木炭、焦粉作为还原剂制备铁矿含碳球团,从反应性和灰熔融性两方面入手,研究在不同还原、熔分温度下,还原剂种类及其粒度对含碳球团还原熔分行为的影响。结果表明,当还原温度较低(1000、1100℃)时,球团金属化率随还原剂反应性的提升而增加;1200℃下还原时,不同种类还原剂球团的金属化率差别不大,均在92%左右。当还原剂粒度从48～180μm降至-48μm,对于反应性较高的兰炭和无烟煤,球团表面裂纹增多,体积明显膨胀,终点金属化率降低,熔分后金属收得率降低;而对于反应性较低的焦粉,球团体积变化不明显,球团终点金属化率升高,熔分后金属收得率升高。综合能耗、熔分效果和经济效益等方面,该工艺适宜的还原剂为兰炭,粒度为48～180μm,适宜的加热制度为:预还原1200℃×15min→熔分1350℃×7min,此条件下球团的金属收得率为96.05%。     

含铌铁精矿含碳球团还原过程中微观结构变化研究

借助SEM、EDS、XRD、化学分析等手段,对不同还原焙烧条件下含铌铁精矿含碳球团的金属化率、形貌、物相组成及元素分布等进行表征,在实验室模拟转底炉条件下研究了直接还原过程中铁矿物和钛、铌矿物的微观结构变化。结果表明,适当地提高还原温度或延长还原时间,有助于提高球团的金属化率,本实验条件下,在还原温度1100℃时保温20min,球团金属化率达到最大,约为86%;此外,随着还原温度的升高或还原时间的延长,金属铁不断聚集、长大,形成较大的金属颗粒,并逐渐连结形成网状结构,渣铁明显分离,含铌、钛矿物也聚集在一起分布在渣相中,为后续铌和钛的富集提供了有利条件。