不同还原度铁氧化物球团在微波场中的升温及还原行为

为深入了解氧化球团在微波竖炉中的升温以及煤基直接还原行为,实验采用铁精矿氧化球团作为基础原料,在气体还原剂条件下进行预还原,通过控制还原时间得到不同还原度铁氧化物球团,并从不同还原度铁氧化物球团的结构以及性能出发,研究它们在微波场中的升温性能及其还原变化.电磁性能测试结果表明,球团中的铁及其氧化物在微波场中的升温速度从快到慢依次为:Fe3O4,Fe2O3,Fe,FeO.微波加热还原结果分析及矿相结构观察显示,Fe2O3的深还原时间较长,物相多重转变,造成过程温度和还原气氛跟不上氧化物的还原反应速度;Fe3O4阶段升温速度快,结构松散,有助于进一步的还原,但进入浮士体(FeO的固溶体)阶段后孔隙率降低,升温速度骤降,造成还原的困难;在还原度达到66.90％时,表层以金属铁相为主,孔洞发达,吸波性能强,在气化反应有效进行的条件下,球团将会实现快速还原.     

微波场中氧化球团升温性能及结构变化

在氮气保护下对氧化球团进行微波加热,旨在研究微波场中氧化球团的升温性能以及结构变化.氧化球团在中性气氛的微波场中进行加热,升温过程可以划分为缓慢升温、快速升温和较慢升温3个阶段.不同终点温度下氧化球团在冷态时的电磁性能测试以及微观结构观察结果显示:氧化球团在升温过程中内部结构发生了较大的改变,冷态时磨细再成型测其电磁性能变化不大,升温速度的不一致与温度和球团结构变化有关.整个过程中球团的强度和真孔隙率都是先降低再升高的,通过扫描电镜观察发现:颗粒在电磁场中首先出现碎裂现象,随着温度的升高,颗粒发生重结晶,造成球团结构的改变.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

微波加热对钢渣升温特性的影响

通过选取3类不同的转炉钢渣和3种不同的还原剂,混合后用微波加热到1100℃和1300℃.分别研究钢渣在不同粒度、不同还原剂、不同钢渣、钢渣混合物和纯钢渣对钢渣升温特性的影响.实验表明:钢渣具有优良的升温特性,可以很好实现对钢渣的加热.升温速率可以分为三个阶段,升温速率快慢依次为:第二阶段、第三阶段、第一阶段.其中不同粒度和不同还原剂对钢渣升温特性的影响较大,钢渣混合物和纯钢渣、钢渣种类对钢渣升温特性的影响次之.     

在氧化性气氛中含碳球团直接还原的研究

实验研究证明在氧化性气氛中,在一定温度下含碳球团能够快速直接还原。还原得到的金属化球团表面会被迅速氧化生成铁氧化物层,阻碍氧化过程的进行,出现氧化停滞现象,得到直接还原铁。     

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。     

微波加热含碳碳酸锰矿粉升温机理

利用微波冶金炉对无烟煤和碳酸锰矿粉的混合物料进行加热,研究含碳碳酸锰矿粉在微波场中的升温机理。研究结果表明：含碳碳酸锰矿粉具有优良的微波加热特性和自还原性;在微波加热频率为2．450GHz、碳氧原子摩尔比分别为1．1,1．2和1.3时,微波加热混合物料至1473K的升温速率平均最高达到140．7K／min;不同的加热温度和配碳比下混合物料的介电常数较大,都在5．5左右,而磁导率为1左右,属介电损耗型;微波加热含碳碳酸锰矿粉的升温性能主要取决于含碳碳酸锰矿粉的电磁性能,而电磁性能的改变主要是由物料加热过程中产生的化学反应、晶体结构变化及缺陷状态的改变引起的;配碳比提高,物料吸收微波的能力有所提高;在相同的配碳比下,加热温度升高,吸收微波的能力有所减弱。     

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。     

巴西赤铁矿富矿粉直接还原试验研究

对粒度不大于4mm赤铁富矿粉原矿进行压球直接还原试验研究，以烧结常用的赤铁矿富矿粉和还原剂（碎焦粉或烟煤）为原料，采用复合型粘结剂进行压球试验。实验结果表明，成型球在1150～1280℃直接还原时，基本无粘结现象。因而可在较简易条件下实现生产DRI的目的。     

富氢气体直接还原铁矿石及其碳沉积行为

焦炉煤气改质后可用于生产直接还原铁, 为炼钢提供优质的原料. 利用热重分析法, 研究了H₂ 与CO 物质的量比(H₂/CO)、温度对铁矿石球团矿还原速率及其碳沉积速率的影响. 实验结果表明: H₂ 的还原能力大于CO, 且随着混合气体中H₂ 含量的增加, 铁矿石球团矿的 还原速率增大; 当H₂/CO 比大于8/2 时, 增加H₂ 含量对还原速率影响减小; 在铁矿石还原 后期出现碳沉积, 且碳沉积速率随着H₂ 含量的增加而减小; 低温易于碳沉积, 但当温度高于 850 °C 时, 碳沉积得到抑制.     

电熔氧化锆在微波场中的吸波特性和升温行为

研究以电熔法制备的电熔氧化锆在微波场中的吸波特性及其复介电常数与微波频率的关系,测定电熔氧化锆在微波场中的升温曲线,采用微波谐振腔法测定电熔氧化锆的吸波特性,利用X射线衍射仪和扫描电镜研究微波加热的电熔氧化锆相组成和微观结构.研究结果表明:电熔氧化锆具有良好的吸波特性,在微波输出功率为3 kW的条件下能以368.75℃/min的平均升温速率快速升温,在2.45 GHz频率下其介质损耗因数为1.112,电熔氧化锆晶体中存在的晶体缺陷、晶格畸变和氧空位对加强微波的吸收有较大的作用.     

含碳铬铁矿粉在微波场中的升温特性

采用微波加热法避免传统加热方式带来的粉状物料传热传质不均匀的现象. 利用微波冶金炉,针对含碳铬铁矿粉在微波场中的升温特性进行了研究. 结果表明,含碳铬铁矿粉在频率2.450 GHz的微波场中具有良好的升温特性. 在微波加热功率10 kW、含碳铬铁矿粉1 kg的条件下,含碳铬铁矿粉在7 min内温度可升至1 100 ℃,升温速率为157.1 ℃·min-1;而含碳磁铁矿粉在10 min内温度升至1 000 ℃,升温速率仅为100 ℃·min-1. 提高配碳比,可提高含碳铬铁矿粉的升温速率和降低轻烧钙质石灰粉对物料升温速率的影响.     

焙烧温度对高铁提钒尾渣煤基直接还原效果的影响

利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段考察了焙烧温度对提钒尾渣煤基直接还原效果的影响,并利用磨矿-磁选方法对焙烧产物进行了金属铁的分离实验.结果表明:最有利于金属铁析出、兼并、长大以及金属铁和渣相单体解离的焙烧温度是1200℃,在此温度下,提钒尾渣中的Fe2O3基本还原成了金属铁,Fe2TiO5基本转变成了金属铁和TiO2.铁质量分数36.54%、TiO2质量分数9.28%的提钒尾渣,经1200℃焙烧所得产物经过二段磨矿-二段磁选可获得铁质量分数90.90%、TiO2质量分数0.56%的金属铁粉.     

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.