氧化过程对钛磁铁矿精矿球团焙烧固结的影响

本文研究了攀枝花钛磁铁矿精矿球团在回转窑加热时的氧化过程,论述了球团氧化程度与成品球团质量的关系和加快球团氧化速度的途径。     

攀枝花钒钛磁铁精矿氧化球团氢气还原时的膨胀特性及其抑制方法

本文研究了不同碱度的攀枝花钒钛磁铁矿精矿氧化球团,在不同温度下用氧气还原时的膨胀特性,以及抑制恶性膨胀的可能途径。     

钒钛磁铁矿球团氧化焙烧行为和固结特性

研究原料粒度、预热条件和焙烧条件对钒钛磁铁精矿球团预热、焙烧特性的影响。研究结果表明:钒钛磁铁精矿球团难氧化,其预热所需时间长且焙烧温度高;预热时间比普通磁铁精矿球团长10 min、焙烧温度高30℃。在920℃下需预热20 min并在1 250℃下焙烧,预热球和焙烧球强度分别达到400 N/个和2 500 N/个以上。钒钛磁铁精矿中的磁铁矿与钛、镁固熔,导致其氧化速率慢、预热球氧化程度低,不利于球团固结过程的Fe_2O_3结晶长大,使得焙烧球中Fe_2O_3主要以粒状为主、固结强度差。     

磁铁精矿球团氧化动力学

推导出了磁铁矿氧化"单界面未反应核"修正模型,并应用该模型研究了凹山磁铁精矿球团的氧化动力学.研究结果表明:在800～950℃时,凹山磁铁精矿球团氧化反应表观活化能为64 kJ/mol,其氧化由化学反应所控制;在1000～1 050℃时,氧化反应的表观活化能为13 kJ/mol,反应为反应产物层的内扩散所控制;在950～1000℃时,氧化反应为混合控制;在较低氧化温度下,加入MgO可以降低化学反应阻力,提高球团的氧化率;在较高氧化温度下,MgO对扩散阻力无明显影响,添加MgO并不提高氧化反应速度,但在任何氧化温度下,添加MgO不改变磁铁矿氧化反应的控制环节.     

攀枝花铁精矿链篦机-回转窑球团焙烧的特性

攀枝花钢铁公司计划建设链篦机——回转窑球团厂,为给设计提供依据,1977年8月到1978年6月我们进行了攀枝花铁精矿球团矿实验室和扩大性试验。初步查明了攀枝花铁精矿氧化球团在造球、干燥预热、焙烧及冷却方面的规律和特点。     

攀枝花铁精矿球团固结与物相变化

为查明钒钛磁铁矿球团固结机理,本文记述了攀枝花铁精矿球团固结与物相变化的实验研究,研讨了氧化反应与球团结构、高温焙烧与物相组成及石灰石添加物对球团结构的影响。实验研究表明,攀枝花精铁矿经细磨成球后,在1250℃氧化焙烧可获得质量好的球团矿;赤铁矿晶体大小不是固结的主要原因;而再结晶的重要作用却在于改变球团结构:固相反应生成稳定的钛赤铁矿及矿物的紧密堆积。攀枝花铁精矿球团固结应以氧化反应完全为前提,适当控制焙烧温度和渣相,形成以钛赤铁矿为骨架的稳定物相组成与结构。     

攀枝花钛精矿冶炼钛渣中硫的影响

调查显示攀枝花钛精矿硫（S）含量高达1.55%。笔者对攀枝花钛精矿冶炼钛渣中硫的影响进行了研究,结果表明,攀枝花钛精矿冶炼钛渣副产半钢S含量较高、C含量较低,出铁温度升高70~150℃,吨渣冶炼电耗增加近20 kW·h。钛精矿预氧化—冶炼钛渣工艺可降低产品S含量,消除S对冶炼过程的影响,是高硫钛精矿冶炼钛渣的有效途径。     

含硼铁精矿用于巴润精矿氧化球团生产的实验研究

在实验室条件下,研究了含硼铁精矿对巴润精矿氧化球团制备工艺及冶金性能的影响.研究表明:球团原料中外配5.0%的含硼铁精矿,可将混合料中的巴润精矿配比(质量分数)提高到40%,制备的氧化球团满足高炉冶炼要求;含硼铁精矿可增加巴润精矿氧化球团的抗压强度和降低还原膨胀率,并可降低球团的焙烧温度;当含硼铁精矿配加量(质量分数)从0增加到7.5%时,球团抗压强度从2 630 N·个-1上升到3 709 N·个-1,还原膨胀率从25.69%降低到15.53%;外配质量分数为7.5%的含硼铁精矿时,球团的焙烧温度可从1 200℃降低至1 150℃,巴润精矿氧化球团满足高炉生产要求.     

提高高硫磁铁精矿球团矿质量的研究

采用添加剂Ｍ,能够强化高硫磁铁精矿球团的氧化固结,提高球团矿的质量．以安庆含硫１．６１％（质量分数）的磁铁精矿为原料,可获得抗压强度２５５２Ｎ／个,含０．０１８％Ｓ,１．６７％ＦｅＯ（质量分数）,冶金性能良好的球团矿．探讨了添加剂Ｍ强化高硫磁铁精矿球团氧化固结的机理     

攀枝花钛铁矿固态还原行为

以我国攀枝花钛铁矿为研究对象,研究钛铁矿固态碳热还原反应的宏观动力学、钛铁矿还原产物的物相转变及显微结构的变化规律,探讨攀枝花钛铁矿固态碳热还原行为。研究结果表明:钛铁矿精矿还原速率较小,在温度为1000～1150℃时,攀枝花钛铁矿精矿的还原过程受界面化学反应控制,反应的表观活化能为125.92 kJ/mol;在钛铁矿还原过程中,将会形成M3O5型(M为Fe,Ti,Mg和Mn等)固溶体和TinO2n-1等导致铁离子活度降低的物相,使钛铁矿的还原难度加大,而且还原产物的结构和Mg在未反应内核处的富集都阻碍了攀枝花钛铁矿精矿的进一步还原。     

氧化球团矿中Fe2O3的结晶规律

以磁铁矿精矿(Fe3O4)为原料,添加粘结剂后进行混合、造球,将生球干燥预热后,在1150～1280℃氧化焙烧6～15 min。将所得氧化球团取样制片,采用显微镜和扫描电镜(SEM)对Fe2O3再结晶晶形进行研究。研究结果表明:Fe2O3再结晶主要形成3种晶形,即初晶、发育晶和互连晶;球团矿质量与Fe2O3的晶形有密切关系,3种不同晶形的球团抗压强度有明显差异;随着焙烧温度的升高,初晶→发育晶→互连晶形依次形成,球团抗压强度逐渐提高,当氧化球团矿内部Fe2O3大量形成互连晶时,氧化球团矿抗压强度最高,质量最好。解释了球团抗压强度随温度升高而升高的微观机理;同时验证了氧化球团矿主要靠Fe2O3再结晶的固相固结机理。     

含钛精矿用于鞍钢球团的试验研究

为探索将含钛精矿配加到鞍钢卡拉拉精矿中进行球团生产的可行性,考察了膨润土配比、含钛精矿配比和焙烧温度对含钛球团性能的影响。结果表明：在含钛磁铁矿配比为5%~25%条件下,添加1.3%~1.5%的膨润土,可制得满足生产要求的生球;焙烧温度与含钛磁铁矿配比对成品球的抗压强度具有重要的影响,随着焙烧温度升高,抗压强度先增大后减小,在1 200℃左右达到最大值,同时增加含钛磁铁矿的配比可提高抗压强度上升幅度。从球团矿相的角度出发,采用偏光显微镜、扫描电镜（SEM+EDS）和电子探针（EPMA）等分析测试方法,分析了添加含钛磁铁矿降低球团适宜焙烧温度及含钛球团与普通球团强度差异的内在机理,发现在1 150℃时生成了钛赤铁矿,球团获得了强度来源,而高温下TFe （全铁）的氧化再结晶能力差,球团抗压强度降低,因此含钛球团的适宜焙烧温度较低;而含钛球团中钛赤铁矿较粗大,氧化再结晶能力较弱,相反普通球团具有大量细而均匀的磁铁矿晶粒,因此强度较普通球团低。     

转炉尘泥氧化球团的探讨

以转炉尘泥土法生产氧化球团矿为目的，在实验室进行了造球、氧化焙烧和冶金性能测定。实验结果表明，转炉尘泥配加部分精矿粉生产氧化球团作为高炉原料，技术上可行，投资少，见效快，经济效益高。     

细粒级钛精矿造粒试验研究

针对攀枝花细粒级钛精矿无法直接入炉冶炼钛渣的情况,进行了钛精矿压球及干燥试验,考察了水分含量、混料时间、压力、持压时间、粘结剂加入量、干燥制度等对球团成球率及抗压强度的影响,得到了细粒级钛精矿的较佳压球及干燥工艺参数。     

攀枝花钒钛磁铁矿球团的“灾难性膨胀”及其消除办法的研究——钒铁磁铁矿钛、钒、钛分离的物理化学之三

铁精矿氧化球团在用气体还原过程的一定阶段都多少要发生一些体积膨胀,其中有些种类的球团产生所谓“灾难性膨胀”。关于某些高品位的铁精矿球团的“灾难性膨胀”问题,国外虽早已有报导,但是以钒钛磁铁矿精矿为原料的球团的还原膨胀问题,还没有研究过。     

优化配矿强化西澳超细粒磁铁精矿球团焙烧研究

进行了西澳超细粒磁铁精矿分别配加国产磁铁精矿和巴西赤铁精矿制备氧化球团矿的实验研究.结果表明,以100%西澳超细磁铁精矿为原料制备氧化球团矿时,球团预热及焙烧性能较差,在预热温度为1050℃、预热时间20 min及焙烧温度1300℃、焙烧时间40 min的条件下,预热球团和焙烧球团矿抗压强度分别为每个502和2313 N.西澳超细粒磁铁精矿配加40%国产磁铁精矿或20%巴西赤铁精矿时,球团适宜预热温度由1050℃分别降低到950和975℃,适宜的焙烧温度由1300℃分别降低到1250和1280℃;而且焙烧球团矿的抗压强度分别提高到每个2746 N和每个2630 N.焙烧球团矿的微观结构研究表明:配加国产磁铁精矿后,焙烧球团矿中Fe2 O3晶粒发育优良,晶粒间互联程度提高,晶粒粗大,孔隙率低,固结更加紧密.配加20%巴西赤铁精矿时,焙烧球团矿中Fe2 O3晶粒基本连接成片,Fe2 O3晶体发育良好.优化配矿是改善西澳超细粒磁铁精矿球团矿预热及焙烧性能的有效途径.     

含铁尘泥高碱度内配碳球团自还原过程中脱硫和脱磷研究

在竖式碳管炉中进行含铁尘泥高碱度内配碳球团的还原试验,并通过改变温度、配碳比和碱度对含铁尘泥还原过程中的脱硫和脱磷进行研究。结果表明,高碱度内配碳球团在高温下快速还原制备金属铁粒的脱硫率高于97%,铁粒中硫含量最低达到0.007%,而脱磷率一般为25%~35%,最高达到38.52%。随着温度和配碳比的升高,铁粒的脱硫率和脱磷率均增加;而随着碱度的增加,铁粒的脱硫率和脱磷率均先增大后减小。     

链篦机窑尾溜槽系统的改进

链篦机——回转窑工艺在氧化球团、金属球团及水泥行业应用越来越广泛。尤其在氧化球团行业,作为这一系统的主机——链篦机,自然成为市场的宠儿,有能力的企业都争着做此产品,也有许多企业望而却步,不敢投身到整机制造中,作为一种机械设备,它为何有如此魅力,又如此神秘呢?纠其原因,最主要的是它属于大型非标热工设备,涉及热力学、流体力学、材料科学等专业,相对而言,链篦机本体中的耐热件的材料及结构在整套设备中占据极其重要的位置,甚至超过驱动装置。作为链篦机与回转窑之间的过渡部件窑尾溜槽系统,看似简单,实则因为其位置特殊(连接链篦机与回转窑),该区域温度相当高,达1100℃以上,是一般材料所不能接受的。另外溜槽系统本身还要求承载大量球团,受到较大的压力冲击,所有这些都决定了溜槽系统在链篦机乃至整个氧化球团工艺中都占据着相当重要的位置。     

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.     

以透气性为中心的链篦机过程智能优化控制

针对球团烧结链篦机过程被控对象复杂、数学模型不确定以及控制要求高等特点,提出一种基于球团烧结透气性软测量模型的专家控制方法,以提高球团烧结过程自动化控制水平,最终实现了球团烧结生产过程链篦机子系统的优化管理,优化控制和优化运行。