钒钛磁铁精矿冷固球团催化还原机理

对添加剂催化钒钛磁铁精矿冷固球团直接还原行为进行了详细的研究 ,包括添加剂种类和用量及催化剂催化还原机理 .研究结果表明 :在 1 0 50～ 1 1 0 0℃ ,m(C)∶m(Fe)为 0 .5～ 0 .6 ,还原时间 3h的条件下 ,添加DA 2催化剂与常规的Na2 SO4或Na2 CO3相比 ,钒钛磁铁精矿冷固球团煤基直接还原所得产品的金属化率提高 3 .1 %～ 4 .6 % ;该金属化球团经磨矿磁选进行铁和钒钛分离时 ,所得磁性产品 (直接还原铁粉 )中铁的品位提高 5 .30 %～ 5 .43 % ,非磁性物中TiO2 ,V2 O5 的品位分别提高 2 .76 %～ 3 .87%和 0 .2 7%～ 0 .45 % ,TiO2 ,V2 O5 的回收率分别提高 1 4 .68%～1 3 .0 8%和 4.1 3 %～ 6 .97% .SEM及XPS等微观测试结果表明 :添加剂DA 2的作用机理为加速铁氧化物还原 ,促进铁晶粒的长大 ,降低还原球团中MFe与TiO2 晶粒嵌布的紧密程度 ,从而强化了铁与钒钛的磁选分离     

钒钛磁铁精矿直接还原反应行为及其强化还原研究

通过在钒钛磁铁精矿中添加还原煤粉和少量添加剂,研究了还原温度、还原时间和添加剂等因素对钒钛磁铁精矿金属化率的影响,并对添加剂强化还原机理进行了探讨.结果表明:还原温度、还原时间、碳铁摩尔比及添加剂对金属化率的影响较大.在还原温度1200℃、还原时间120 min的条件下,未添加添加剂时金属化率最高可达84.5%;添加质量分数3.0%Na2CO3或CaF2的条件下,钒钛磁铁精矿的金属化率可以分别达到96.5%和93.3%.     

钒钛磁铁精矿的预氧化研究

研究了钒钛磁铁精矿在等温预氧化条件下的物相组成及其转变情况,并将钒钛磁铁精矿原矿和预氧化后的样品以煤粉为还原剂进行直接还原,利用XRD和ICP-AES对产物进行物相和成份分析.研究结果表明:预氧化能够加速还原过程,提高金属化率,较为适宜的预氧化条件为:预氧化温度为900℃,预氧化时间为30 min;预氧化矿在1 200℃下还原60 min,比钒钛磁铁精矿原矿金属化率提高了14.0%.其强化还原的机理是:在预氧化过程中Fe3O4被氧化成Fe2O3,FeTiO3被氧化成Fe2O3.FeTiO3固溶体、Fe2O3和TiO2,破坏了钒钛磁铁精矿的结构,矿粉内部形成了大量孔隙,改善了还原反应的动力学条件,加速了还原过程.     

碳酸钠辅助碳热还原钒钛磁铁矿

碳酸钠辅助碳热还原钒钛磁铁矿工艺具有一步熔炼,高效分离提取钒、钛的优势。然而,碳酸钠在反应中的作用以及反应机理尚未系统研究。 本文在1073–1473 K的反应温度和氩气气氛下,研究了在碳酸钠辅助下钒钛磁铁精矿的碳热还原过程,并通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究了反应过程的相转变。研究结果表明,钒钛磁铁矿、石墨和碳酸钠的质量比为100:25:60,温度为1473 K为较好的反应条件。通过研究碳酸钠和钒钛磁铁矿的焙烧过程,发现熔融碳酸钠和酸性氧化物（如Fe₂O₃, TiO₂, Al₂O₃和SiO₂）结合,破坏钒钛磁铁矿的结构,形成富含钠的熔体,同时释放出FeO和MgO。因此,碳酸钠加快了铁氧化物的还原速率。此外,碳酸钠的加入降低了熔渣的黏度,有利于还原铁颗粒的团聚和渣-铁分离。因此,碳酸钠辅助碳热还原是一种具备良好前景的低温处理钒钛磁铁矿的方法。     

攀枝花钛精矿真空碳热固相还原

运用FactSage、XRD和BSE-EDS分析手段研究了在1 000～1 400℃下真空碳热还原钛精矿的物相变化及还原历程。结果表明:还原温度能促进还原反应进行和金属铁的形核长大。当温度为1 200～1 300℃时反应最为剧烈;在1 350℃时有硅进入铁相,初期有少量的Fe_2TiO_4→FeTiO_3,钛精矿的还原历程主要为:FeTiO_3→FeTi_2O_5→Ti_3O_5→Ti_2O_3。铁氧化物被还原为金属铁,并形核集聚长大,钛氧化物则由高价态向低价态转变,还原最终主要物相为Ti_2O_3和金属铁。还原过程中会形成(Fe,Mg)TiO_3及M_3O_5型固溶体,遏制铁的还原效果。     

硼铁精矿的碳热还原动力学

为了揭示硼铁精矿的碳热还原机理,以高纯石墨为还原剂,进行硼铁精矿含碳球团等温还原实验,并采用积分法进行动力学分析.还原温度分别设定为1000、1050、1100、1150、1200、1250和1300益,配碳量即C/O摩尔比=1.0.当还原度为0.1<α<0.8时,温度对活化能和速率控制环节有重要影响：还原温度≤1100益时,平均活化能为202.6 kJ·mol-1,还原反应的速率控制环节为碳的气化反应;还原温度>1100益时,平均活化能为116.7 kJ·mol-1,为碳气化反应和FeO还原反应共同控制.当还原度α≥0.8时(还原温度>1100益),可能的速率控制环节为碳原子在金属铁中的扩散.碳气化反应是含碳球团还原过程中主要速率控制环节,原因在于硼铁精矿中硼元素对碳气化反应具有较强烈的化学抑制作用.     

新生Fe2O3对磁铁精矿预热球团强度的影响

据磁铁精矿在空气及氮气气氛中预热的质量损失计算新生Fe2O3质量分数,研究预热温度、预热时间对新生Fe2O3质量分数的影响和新生Fe2O3质量分数对磁铁精矿预热球团抗压强度及转鼓强度的影响.研究结果表明:提高预热温度,预热球新生Fe2O3质量分数迅速增加,当Fe2O3质量分数超过50%后,其抗压强度迅速提高(大于400 N/个):同时,预热球中新生Fe2O3由邻近矿粒结晶向毗邻的氧化物体问扩散迁移并形成Fe2O3连接桥,球团强度迅速提高.     

高负压大风量高钛型钒钛磁铁精矿烧结生产实践

本文通过分析风量和负压对烧结产质量的影响关系,找出钒钛磁铁精矿烧结实施高负压大风量的措施。采用高负压大风量转子,以改善透气性指数P为主,合理控制工艺参数。推行厚料层烧结,实行全风烧结,降低抽风系统管网的漏风率,实施低负压点火工艺等烧结技术改进,在一台360m2烧结机成功实现了高负压大风量烧结,当负压由14520Pa提高到15340Pa后,随着负压上升820Pa,料层提高15mm,利用系数上升0.047 t.m-2.h-1,转鼓指数提高0.94%,固体下降0.82 kg/t。     

钒钛磁铁精矿直接还原过程中金属铁颗粒长大特性

通过钒钛磁铁矿精矿直接还原实验,研究了不同还原剂和添加剂对还原过程金属铁颗粒长大的影响.提高还原温度能促进还原产物中金属铁颗粒的长大,金属铁颗粒中V含量也显著增加.与用无烟煤和褐煤还原产物相比,用烟煤还原产物中金属铁颗粒明显长大,这是由烟煤中高灰分含量所引起的.金属铁颗粒长大机理的研究表明:Na2CO3和Na2SiO3的熔点较低,且能破坏铁橄榄石和铁尖晶石的结构,并生成一些低熔点物质,而SiO2能与铁橄榄石形成低共熔混合物.这些低熔点物质都有助于改善金属铁相的扩散,从而促进金属铁颗粒长大.     

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.     

一步法直接还原新疆磁铁精矿

以新疆磁铁精矿为原料,采用“一步法”直接还原,研究粘结剂种类和润磨方式对生球质量的影响,高强度、高还原性预热球团的制备及煤基直接还原的工艺。研究结果表明,对于铁品位为69.21%的新疆磁铁精矿,采用润磨工艺,并添加粘结剂XB能明显改善生球质量;干燥后的生球在800℃预热10 min后,球团抗压强度达到581 N/个,将预热球团在1 050℃还原80 min,得到直接还原铁(DRI)的质量指标为:总Fe含量为90.33%,金属铁含量为85.05%,金属化率达到94.15%。与传统的预热-高温氧化-高温还原煤基回转窑直接还原工艺相比,“一步法”省去了高温氧化这一高能耗(1 150～1 300℃)工序,且还原所得产品结构完整,外表光滑,无裂纹。     

钒钛磁铁矿提钒新工艺研究

中国对钒钛磁铁矿中钒的利用仍然存在着诸多难题,特别是对于低品位的矿石,传统的高炉-转炉工艺更加难以实现对钒的高效提取利用。针对其钒钛磁铁矿的利用问题,开展了新工艺的探索,通过竖炉煤基还原-电炉熔分工艺进行铁钒分离,从而实现钒资源的综合高效利用。实验结果表明,最佳工艺参数为1 050℃条件下竖炉煤基还原11.5h,海绵铁的金属化率为93%,钒的还原率能够控制在3.5%以下;还原过程中加入3%的硼砂添加剂可以明显改善海绵铁的金属化率,使其提高到98.16%;样品中心部位铁的还原程度要优于边缘部位。     

以龙舌兰蔗渣作为还原剂使磁铁矿精矿有效地金属化

The reduction behavior and metallization degree of magnetite concentrate with agave bagasse were investigated in an inert atmosphere. The effects of temperature, biomass content, and residence time on reduction experiments and metallization degree were investigated by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Compared with other types of biomass, agave bagasse had lower contents of nitrogen, sulfur, and ash. X-ray diffraction analysis showed that the metallization degree improved with increasing temperature and biomass content. Complete metallization was achieved at 1100°C for 30 min with 65:35 and 50:50 ratios of the magnetite concentrate to the agave bagasse. These results demonstrate that agave bagasse promotes the efficient metallization of magnetite concentrate without the external addition of a reducing agent. Therefore, this biomass is a technical suitable alternative to replace fossil fuels in steelmaking.     

钒钛烧结料床竖向不均匀烧结

通过对钒钛烧结料床的不同料层进行测温,研究了不同深度烧结料成矿过程的温度变化曲线,利用火焰前锋速度和成矿前锋速度两个参数评价了台车竖向烧结的不均匀程度.结果表明:随着料层深度的增加,火焰前锋和成矿前锋迁移速度下降,说明台车下部料床的结构变化大,烧结透气性恶化;加强偏析布料效果,增大台车下部料粒的平均粒度和热态强度,对提高钒钛矿烧结利用系数至关重要.同时,对不同深度处的烧结矿进行矿相分析表明,钒钛烧结矿由磁铁矿、赤铁矿、铁酸钙、硅酸钙、钙钛矿和玻璃相六种主要矿物组成,随着料层深度的增加,磁铁矿、硅酸钙和钙钛矿含量增多,铁酸钙和赤铁矿含量下降.     

Optimized use of MgO flux in the agglomeration of high-chromium vanadium-titanium magnetite

The optimized use of MgO flux in the agglomeration of high-chromium vanadium-titanium magnetite was investigated systematically through sinter and pellet experiments. MgO was added in the form of magnesite. When the content of MgO in the sinter was increased from 1.95wt% to 2.63wt%, the low-temperature reduction degradation index increased from 80.57% to 82.71%. When the content of MgO in the pellet was increased from 1.14wt% to 2.40wt%, the reduction swelling index decreased from 15.2% to 8.6%; however, the compressive strength of the oxidized pellet decreased dramatically and it was 1985 N with an MgO content of 1.14wt%. This compressive strength does not satisfy the requirements for blast-furnace production. When all of the aforementioned results were taken into account, the sinter with a high MgO content (2.63wt%) matching the pellet with a low MgO content (less than 1.14wt%) was the rational burden structure for smelting high-chromium vanadium-titanium magnetite in blast furnaces.     

Effect of diboron trioxide on the crushing strength and smelting mechanism of high-chromium vanadium-titanium magnetite pellets

The effect of diboron trioxide (B₂O₃) on the crushing strength and smelting mechanism of high-chromium vanadium-titanium magnetite pellets was investigated in this work. The main characterization methods were X-ray fluorescence, inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy, mercury injection porosimetry, X-ray diffraction, metallographic microscopy, and scanning electron microscopy-energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results showed that the crushing strength increased greatly with increasing B₂O₃ content and that the increase in crushing strength was strongly correlated with a decrease in porosity, the formation of liquid phases, and the growth and recrystallization consolidation of hematite crystalline grains. The smelting properties were measured under simulated blast furnace conditions; the results showed that the smelting properties within a certain B₂O₃ content range were improved and optimized except in the softening stage. The valuable element B was easily transformed to the slag, and this phenomenon became increasingly evident with increasing B₂O₃ content. The formation of Ti(C,N) was mostly avoided, and the slag and melted iron were separated well during smelting with the addition of B₂O₃. The size increase of the melted iron was consistent with the gradual optimization of the dripping characteristics with increasing B₂O₃ content.     

Phase transformation behavior of titanium during carbothermic reduction of titanomagnetite ironsand

The reduction of titanomagnetite (TTM) ironsand, which contains 11.41wt% TiO₂ and 55.63wt% total Fe, by graphite was performed using a thermogravimetric analysis system under an argon gas atmosphere at 1423–1623 K. The behavior and effects of titanium in TTM ironsand during the reduction process were investigated by means of thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. During the reduction procedure, the titanium concentrated in the slag phase, where the phase transformation followed this sequence: FeO + FeTiO₃ → Fe₂TiO₄ → FeTiO₃ → FeTi₂O₅ → TiO₂. The calculated results for the reduction kinetics showed that the carbothermic reduction was controlled by the diffusion of ions through the product layer. Furthermore, the apparent activation energy was 170.35 kJ·mol-1.     

高硫铁精矿"一步法"直接还原新工艺

当铁精矿铁品位为69.52%,含硫0.91%时,采用预热球团"一步法"直接还原新工艺,在配入0.2%添加剂K2、预热温度950 ℃、预热时间25 min的条件下强化球团脱硫,脱硫率为97.1%,预热球团矿残硫含量为0.030%,球团矿强度达1083 N/个;添加剂K2的作用机理为其在受热过程中分解,释放活性氧,使脱硫反应的表观活化能由不加添加剂的53.6 kJ/mol下降到44.04 kJ/mol,有利于脱硫反应的进行.脱硫后的预热球团矿在还原温度为1050 ℃、还原时间为2 h、球煤质量比为1∶2的条件下,在马弗炉内还原,得到直接还原铁(DRI)的质量指标为全铁TFe 92.24%,金属化率η(Fe) 95.32%,S 0.014%,P 0.004%,该DRI可作为电炉冶炼优质钢和特殊钢的理想原料.该工艺扩大了直接还原工艺对原料的适应性,有利于直接还原工艺的推广应用,有广阔的应用前景.     

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。