矿壳内配碳球团试制金属化球团的实验室研究

矿壳球团在带式焙烧机上焙烧还原是一种投资少、成本低的生产高炉金属化球团的直接还原法。本文从理论上分析了矿煤球团用铁精矿（加添加剂）包壳所具有的优点，并介绍在实验室研究矿壳球团的配碳量、用铁精矿包壳时添加剂种类和用量、最高还原焙烧温度和升温速度、还原焙烧气氛等因数对金属化球团强度和金属化率的影响。     

还原气氛和脉石成分对氧化球团还原膨胀的影响

以Fe2O3粉为原料,分别配加SiO2,CaO及MgO制备氧化球团,系统研究了H2和CO两种还原气氛及不同脉石成分对氧化球团还原膨胀的影响,并进行了理论分析.研究表明,还原气氛中H2含量的增加,有利于降低球团的还原膨胀率,还原后球团晶体结构完整,品质较好;Fe2O3球团中配加少量CaO,有利于焙烧时产生少量液相而改善球团的冶金性能,但CaO含量不宜过大;在保证产品质量前提下,适当控制球团矿品位,含有少量SiO2等脉石杂质,有利于焙烧时产生渣相连接,提高球团的强度,降低还原膨胀率;球团中添加MgO有利于形成稳定的晶体结构,从而改善球团的性能.     

红土贫铁矿的金属化

在还原气氛下进行了红土贫铁矿的还原焙烧实验,采用正交实验设计方法,以C/O、焙烧时间和焙烧温度为因素,在还原气氛下得到了最佳工艺条件为:C/O是0.8,还原焙烧温度1350℃,时间为25min.另外发现,在更长的还原焙烧时间或焙烧温度下,产生珠铁分离现象.为接近实际生产条件,进行了敞开氧化气氛实验,由于表面氧化的原因,金属化率仅为50%左右,通过控制球团表面气体搅动,可减轻表面氧化现象,进而提高金属化率,而通过氧化气氛下的实验结果,也证明了实际生产的可行性.     

焙烧温度对氧化球团性质及其气基直接还原过程的影响

考查焙烧温度对氧化球团抗压强度、孔隙率、Fe3O4含量及显微结构等性质的影响,研究不同焙烧温度下球团的还原行为,计算其还原过程动力学并确定还原过程的限制性环节。研究结果表明:随着焙烧温度的升高,氧化球团抗压强度增大,晶粒间互联及渣相增多,球团内Fe3O4含量及孔隙率则明显降低;在1 200℃焙烧时球团还原最快,其次为1 150℃和1 250℃,最慢的是于1 100℃焙烧球团;在1 100,1 150和1 200℃焙烧球团还原过程受界面化学反应控制,而1 250℃焙烧球团在还原过程前期受界面化学反应控制,后期受内扩散控制。     

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.     

还原焙烧行为对冶金尘泥含碳球团结构及强度的影响

以高炉瓦斯灰和转炉污泥为原料制备含碳球团,通过还原焙烧实验,考察了焙烧温度、焙烧时间以及球团配碳量对球团微观结构及强度的影响.结果表明,升高还原温度、延长还原时间均使得球团内金属铁相连晶增加、孔隙减少且金属铁相、浮氏体及渣相连结增强,球团抗压强度提高,特别是升高温度对改善球团微观结构并提高球团抗压强度的作用最为显著,而...     

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。     

难选锡中矿球团还原氯化挥发焙烧的研究

本文研究了锡中矿还原氯化挥发焙烧过程中,氯化温度、时间、气氛、还原剂和氯化剂用量,球团碱度和添加剂等因素对炉料中锡、铅、铜、锌和砷等挥发率的影响,并给出了焙烧的最佳条件。通过体系中有关化学反应的热力学计算、对金属氯化挥发的机理进行了分析。     

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·     

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。     

天青石加工碳酸锶焙烧过程的实验研究

对天青石碳还原法生产碳酸锶的焙烧过程进行了实验研究,研究了焙烧温度、还原焙烧时间、还原剂、添加剂及球团粒径等因素对转化率的影响,确定了焙烧过程较佳工艺参数。     

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。     

含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明:焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.     

包钢内配碳球团外滚煤粉焙烧的实验研究

包钢高Ｆ铁精矿含有较高的碱金属，生产的氧化球团还原膨胀严重，还原强度很低。作者从理论上和通过实验研究证明：包钢内配碳球团外滚煤粉焙烧制造高ＦｅＯ球团，可以解决包钢球团的还原膨胀问题，而且高ＦｅＯ球团的强度能满足高炉要求     

铁矿--生物质复合球团还原行为及还原动力学

通过分析生物质合成气气氛下,不同组分复合球团(添加和未添加生物质)的还原速率、还原度、表面微观结构和失重变化规律,对球团中添加生物质的作用机理以及含生物质球团还原过程的限制性环节展开研究.添加生物质的复合球团表面结构比无生物质球团疏松,孔隙率高,有利于后续还原的热质传递,增加产物还原度,降低反应活化能;复合球团的还原以收缩核方式进行,在1123~1323 K温度范围内,界面化学反应是两种球团还原反应的主要控速环节;添加生物质后,有利于界面化学反应的进行,使得球团的还原表观活化能由95.448 kJ·mol-1降低到68.131 kJ·mol-1.     

钠盐强化某低品位铁矿含碳球团还原机理

采用内配煤造球还原焙烧的方法对某高硅低品位铁矿进行处理,并加入钠盐强化还原,研究温度、时间和添加剂质量分数对还原的影响,并采用烟气分析仪研究含钠盐对还原过程的影响。计算CO体积分数对FeO还原和铁橄榄石(Fe_2SiO_4)生成反应的热力学影响,并采用SEM和XRD等分析还原球团的微观结构和成分。研究结果表明:还原中间产物FeO可与Si O2反应生成难以再还原的铁橄榄石(Fe_2SiO_4);提高还原反应体系中CO的体积分数可以促进FeO的还原和减少铁橄榄石(Fe_2SiO_4)的生成;钠盐能够有效地促进球团中碳的气化反应,提高球团内CO的体积分数,从而促进FeO的还原,减少Fe_2SiO_4的生成,进而改善还原效果;当内配煤质量分数(即C与Fe质量比m(C)/m(Fe))为0.4,钠盐质量分数为3%,焙烧时间为30 min以及焙烧温度为950℃时,还原效果最佳,还原球团的金属化率为56.74%,磨矿、磁选后精矿铁品位和铁回收率分别为74.16%和74.57%。     

磁铁精矿冷固球团弱还原气氛下的低温还原

在慢速升温和快速升温下，采用热重法及间隙法取样检测研究了磁铁精矿冷固球团在还原前期升温过程中的还原，对弱还原气氛下球团内部结构变化规律进行了探索性研究．结果表明：在升温过程中，当温度小于９００℃时，煤与球团的还原只在球团外层进行，而采用快速升温可以缩短跨越ＦｅＯ阶段的时间且能使铁尽快产生，有利于球团形成较大的强度．这说明了快速升温以及还原应尽量在较高温度下开始进行的必要性．     

含硼磁铁矿强化巴西赤铁矿球团的制备

研究含硼磁铁矿配比对巴西赤铁矿球团生球质量、预热焙烧性能和成品球团冶金性能的影响。结果表明:配加30%和50%(质量分数)含硼磁铁矿后,生球的落下强度增加,爆裂温度显著提高;球团预热温度降低50℃左右,焙烧温度降低120℃以上;成品球团矿还原度从72.40%分别提高到87.95%和78.71%,低温还原粉化指数RDI+3.15从87.79%分别提高到97.38%和99.62%,还原膨胀率从36.25%分别降到12.50%和4.00%;焙烧性能得到提高的原因是Fe3O4氧化生成的新生Fe2O3晶体具有较大的活性,B2O3有利于含硼的镁铁橄榄石液相生成,这两者能够促进球团再结晶和晶粒长大;还原度提高的原因是B3+半径很小,易扩散进入Fe2O3晶格中,产生晶格畸变,使得Fe2O3易于还原;铁酸镁和含硼的镁铁橄榄石液相的生成,有利于还原膨胀和低温还原粉化性能的提高。     

低品位软锰矿流态化还原焙烧

采用流化床和马弗炉,进行了流态化还原焙烧与静态堆积焙烧对比实验,前者还原焙烧时间和还原效率明显优于后者．以CO和N2分别作为还原气体和流体介质进行了流态化还原焙烧实验,考察焙烧温度、焙烧时间和还原气氛等对还原效率的影响．在焙烧温度800℃、焙烧时间3min以及CO体积分数10％时,软锰矿中二氧化锰的还原效率大于97％．在此基础上导出了还原动力学方程,并证实还原过程由界面化学反应控制,求得表观活化能为38．817kJ·mol^-1.     

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。