铁精矿内配某生物质高温高压热解及其还原行为研究

以生物质为还原剂,在温度为1 040℃、压力为30 kPa下对铁精矿内配生物质热解气化及其还原行为进行研究。研究结果表明：初期热解产生了酚类等大分子碳氢氧化合物液相,并与铁精矿形成了焦油包裹体,显著迟滞了生物质挥发分的释放;外配水和铁精矿中的晶格氧促进了大分子碳氢氧化合物逐步氧化为酮类、酸类化合物,并最终转化为CO和H₂等还原性气体;铁精矿还原生成了铁晶须,部分形成了碳铁化合物,实现了铁氧化物的高效快速还原,入炉50 min时,金属化率达96.72%。     

生物质合成气直接还原铁矿--生物质复合球团炼铁

为了使炼铁工业摆脱对化石能源的依赖及满足越来越严格的环境要求,将生物质能的开发利用与直接还原技术进行集成提出一种新型的绿色炼铁方法.把生物质、铁矿石粉与添加剂混合制取生球团,利用生物质催化气化制备的富氢合成气作为还原剂,生物质的高温燃烧为生球团的预热和预热球团的直接还原提供外加热源.对影响生物质直接还原炼铁的因素,如预热、还原温度及球团粒径进行了研究,发现减小球团粒径、增加预热和还原温度能够提高直接还原铁产品的全铁质量分数及金属化率.当采用品位65.21%的铁精矿为原料,在最优操作条件下(生球团粒径介于8～10 mm之间,900℃预热30 min,1000℃下还原60 min)可制得全铁TFe质量分数为86.1%,金属化率为94.9%的高质量直接还原铁产品.     

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。     

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。     

难选赤铁矿内配煤团块直接还原制备海绵铁

介绍了由难选赤铁矿内配煤团块直接还原制备海绵铁工艺的研究结果．给出了影响海绵铁质量的过程因素，并从理论上对参数的合理选择进行了分析探讨     

内配煤团块直接还原法制备铁粒技术研究

根据我国现阶段直接还原状况及国内能源的结构特点，提出利用舍碳团块直接还原制备铁颗粒的技术思想；通过调整团矿的内配碳比、温度、碱度及添加剂配入量来优化渣铁的分离和提高铁粒质量，找到最佳的配比方案。铁的收得率达到90％以上，铁粒中wFe〉96％，ws=0．02％～0．05％，wc〈4．0％；分离出的铁粒可直接作为电炉炼钢的优质原料。     

固体燃料造气直接还原工艺技术试验研究

采用小型模拟生产性试验的办法，对富氧煤气化直接还原竖炉新工艺流程中的煤气成份Ｈ２含量及Ｈ２／（Ｈ２＋ＣＯ）最佳比值、还的气体流量、燃料层控制、富氧率、熔融状态炉渣的顺利排除、蒸汽（水）量及粉法挥发控制等问题，从理论与实践的结合方面进行了研究，为该工艺流程戒严性试验的设计和实现，及技术操作规程的制定提供依据。     

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.     

高碱度内配煤含铁团块自还原过程中脱硫和脱磷

以转炉除尘灰、高炉瓦斯灰和硫酸渣为含铁原料,制成CaO/SiO2值为2.0、C/O摩尔比为1.1～1.2的高碱度内配煤含铁团块,在1330～1380℃下进行自还原,研究这一过程的脱硫和脱磷规律.结果表明:(1)高碱度内配煤含铁团块自还原过程中,通过还原气化脱硫可去除20%～40%的硫,其余的硫绝大部分存在于渣中,并通过渣铁分离被去除,总脱硫率高于97%.(2)过量的CaO可以抑制脉石中的P2O5被碳还原,已被还原的磷一部分被新生态的金属铁吸收,另一部分从团块内部逸出而去除.脉石中未被还原的P2O5最终可通过渣铁分离被去除,总脱磷率达到50%～60%.(3)高碱度内配煤含铁团块高温自还原法可制备出低硫、低磷的纯净金属铁粒.     

高铁铝土矿直接还原-石灰烧结过程及机理研究

探索基于石灰烧结的高铁铝土矿直接还原方案,并借助XRD,SEM和EDS等手段分析直接还原-石灰烧结过程中的矿物转化机理。研究结果表明:在保温过程中,由于生石灰的反应活性较低,原矿中仅有部分氧化铝矿物转化为碱溶性的铝酸钙。在剩余的氧化铝矿物中,高岭石转化为莫来石,一水硬铝石和一水软铝石转化为刚玉;刚玉和莫来石不溶于碱,造成氧化铝损失。由于石灰烧结反应温度与直接还原反应温度之间存在差异,因此,很难同步实现铝、铁矿物的高效转化。最佳条件为:预磨粒度为0.038 mm的铝土矿质量分数为74.95%,石灰用量为19.35%,还原温度为1 400℃,还原时间为60 min,最佳试验指标如下:铁品位T(Fe)为71.01%,铁回收率ε(Fe)为99.5%,氧化铝溶出率ηA为61.58%。     

还原剂对高磷鲕状赤铁矿直接还原过程铁还原的影响

采用添加脱磷剂直接还原焙烧--磁选的工艺制备直接还原铁,研究了不同还原剂对高磷鲕状赤铁矿直接还原过程铁还原的影响.实验结果和扫描电镜分析表明,还原剂中固定碳和挥发分含量对于焙烧产物中金属铁晶粒的聚集、增多和长大以及所得还原铁指标影响较大.焦炭和无烟煤所得焙烧产物中金属铁晶粒与脉石矿物结合较紧密,难以在磨矿过程中实现单体解离.褐煤所得焙烧产物中金属铁晶粒出现明显的连接和长大,且与脉石矿物界限分明,嵌布粒度较粗,有利于铁颗粒与脉石矿物的解离,从而其铁回收率较其他还原剂高.     

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.     

基于直接还原的高铁铝土矿选择性富集

研究还原剂用量、保温温度、保温时间、升温速率和降温速率对高铁铝土矿组分选择性富集以及刚玉晶体长大的影响。研究结果表明:还原气氛中赤铁矿被还原为单质铁后富集于金属相,水铝石转化为α-Al2O3富集于刚玉相;高岭石转化为莫来石和非晶SiO2富集于硅酸盐相;增加保温时间可以有效促进刚玉晶粒的长大和粗化而不会出现粒铁和金属夹渣现象;采用直接还原方案可以实现高铁铝土矿中组分的选择性富集。     

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。     

铁氧化还原蛋白的直接电化学

将来源于Spinacia oleracea的铁氧化还原蛋白(ferredoxin,SoFd)通过吸附的方法固定在碳纳米管(CNT)表面.红外光谱表明SoFd固定在CNT表面后没有变性.循环伏安结果表明,SoFd在CNT表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应,伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰;式量电位E0′不随扫速(在20—120 mV/s的扫速范围内,其平均值为(-571.7±1.9)mV(vs.SCE,pH 7.0))变化而变化;SoFd直接电子转移的表观速率常数ks为(0.73±0.04)s-1.     

国内直接还原与熔融还原技术的发展

本文简要介绍了直接还原与熔融还原技术的开发研究情况和发展现状,以及与高炉炼铁工艺的比较情况,提出了我国发展炼铁技术的策略。     

铁帽型含金复合矿直接还原过程铁氧化物行为

对铁帽型含金复合矿煤基直接还原过程的铁氧化物行为进行了研究，提出了将矿粉配入添加剂及煤混合压制团块直接还原－磁选分离－含金尾矿氰化浸出新工艺．采用该工艺处理某铁帽型含金复合矿，可直接从矿石中提取金和海绵铁两种产品，并用粉晶Ｘ射线衍射对其反应机理进行了验证．结果表明，直接还原过程中，不仅包含铁氧化物的还原相变，同时还存在铁氧化物同其它氧化物之间的固相反应．     

流化床内铁精矿还原过程的试验研究

在流化床热模型上研究了铁精矿的还原过程,探讨了低温下铁精矿流化还原的化学平衡,以及在750—850℃之间的反应动力学模型,并为预还原流化床最佳操作参数的选择提供了依据。研究结果表明,用CO为主的还原气流化还原铁精矿不宜在700℃以下进行;还原度小于80%,为一级反应,反应过程受界面化学反应控制;通过对经验公式的优化处理,提出了气体利用率和反应速度能同时达到最大的操作参数。     

红土镍矿含碳团块直接还原生产镍铁粒工艺

以红土镍矿和煤粉复合团块为原料,利用高温直接还原制备镍铁粒.讨论了焙烧温度、焙烧时间、C/O摩尔比和熔剂加入量对镍、铁品位和回收率以及对镍铁粒质量的影响.当焙烧温度为1350℃、C/O=1.4、焙烧时间为60 min以及石灰石加入量为20%时,镍、全铁品位分别为9.4%和87.5%,镍、铁回收率分别为96.6%和97.9%.X射线衍射、扫描电镜及能谱分析表明,镍铁粒中镍、铁基本以合金态存在,碳基本固溶在合金中.     

菱铁矿在煤基直接还原条件下的转化过程

为研究菱铁矿在强还原气氛下加热过程中铁矿物的转化过程和规律,采用热重分析、X射线衍射和扫描电镜等手段研究了嘉峪关某菱铁矿石在煤基直接还原过程中菱铁矿的热行为和不同条件下焙烧产物中铁矿物的存在形式等.结果表明,菱铁矿在煤基直接还原条件下转化为金属铁的历程为FeCO3→Fe3O4→FeO→Fe.转化过程分为菱铁矿分解和铁氧化物还原两个阶段;热分解阶段在556.6℃时基本结束,最终产物为Fe3O4;铁氧化物的还原阶段在556.6℃以后、1200℃时完全结束,最终产物为金属铁.