富钒钛的铁烧结矿还原过程中微观结构变化EI北大核心CSCD

在实验室模拟高炉条件下研究钒钛烧结矿还原过程。通过扫描电子显微镜和光学显微镜观察钒钛烧结矿中微观结构变化;采用X射线衍射仪测定钒钛烧结矿不同温度下的物相结构。结果表明：500～1000℃时钛赤铁矿还原成钛磁铁矿,并且此阶段生成的钛铁晶石及一些难还原的固溶体增加了后续还原难度;1000～1300℃时钛磁铁矿还原成富氏体（FeO）,富氏体还原成金属铁;1400℃以后钒钛烧结矿内部初渣大量生成,炉料熔化滴落。     

铁烧结矿富氢还原动力学

通过还原实验并结合热力学和动力学分析,研究了高炉富氧喷煤条件下炉缸煤气(H2-CO-N2)中H2体积分数变化时烧结矿的富氢还原行为. 结果表明,还原气体中H2含量为10%时,700, 900和1000℃下烧结矿的还原度分别比H2含量为0时提高15.3%, 11.5%和11.4%;温度越高还原速率越快,还原结束时间大幅度提前,由700℃时的180 min缩短到1000℃时的90 min;H2含量为10%时Fe2O3和FeO转变速度加快. 动力学分析表明,还原初期为界面反应控制,中后期为内扩散和界面化学反应混合控制.     

钙钛矿含量对钒钛磁铁矿烧结性能的影响

通过烧结实验,并结合Fact Sage6.0热力学软件研究钒钛烧结矿中各液相和钙钛矿的生成情况与温度的关系.结果表明,钒钛烧结矿的转鼓指数为55.20%,低温还原粉化指数仅为25.92%.XRD和矿相结构分析表明,烧结矿冶金性能差的主要原因是钙钛矿的存在破坏了液相黏结作用,骸晶状结构和树枝状钙钛矿明显增加,严重加剧裂纹的扩散,造成烧结矿质量明显下降.热力学计算得出,低温有利铁酸钙和硅酸钙等液相物质的生成,高温有利于钙钛矿的生成,当温度超过800℃时,钙钛矿含量基本保持稳定,铁酸钙和硅酸钙含量明显降低.     

钒钛磁铁矿流态化直接还原技术现状与发展趋势

钒、钛是重要的生产生活资料,90%以上赋存于钒钛磁铁矿中. 我国钒钛磁铁矿资源储量丰富,但在当前高炉?转炉工业流程中,受高炉冶炼条件限制,钒钛磁铁精矿中的钛元素未能得到回收利用. 面对钒钛磁铁精矿铁钒钛资源全面提取利用难题和资源环保集约综合利用的迫切需求,直接还原?电炉熔分两步法流程受到广泛关注,其中流化床法因直接采用粉矿入炉、工序流程短、低温综合反应效率高,在直接还原工序中优势突出. 本工作阐述并对比了钒钛磁铁精矿流化床直接还原工艺,分析了钒钛磁铁精矿难还原的原因,重点介绍了流态化预氧化强化还原方法,同时归纳流化床直接还原过程中影响粘结失流的主要因素,总结了5种抑制铁矿粉粘结失流的直接方法,并提出了添加MgO惰性添加剂、碳包覆及改进床型结构的研究发展方向.     

钒钛磁铁矿直接还原工艺探讨

钒钛磁铁矿的直接还原是实现钒钛磁铁矿综合利用的关键,在总结钒钛磁铁矿煤基直接还原和气基直接还原研究现状的基础上,对煤基直接还原工艺和气基直接还原工艺在钒钛磁铁矿还原上的特点进行了对比分析。在此基础上,对可以规模化实现钒钛磁铁矿高效冶炼的气基竖炉直接还原工艺进行了分析,并探讨了适合我国资源特点的钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原工艺。     

碱度对含铬型钒钛磁铁矿烧结性能的影响

以承德建龙特殊钢有限公司现场条件为依据,通过烧结杯实验模拟碱度(R)对含铬型钒钛磁铁矿烧结性能的影响,分析了其显微结构.结果表明,随碱度提高,烧结速度先增大后减小,R=2.5时最大,为19.70 mm/min,烧损增大;R=2.7时转鼓强度最高,为63.53%;碱度提高改善含铬型钒钛烧结矿的低温还原粉化指数(RDI),R=2.7时大于3.15mm的颗粒的RDI最高,为75.09%;碱度增大生产率先增大后减小,R=2.5时最高,为1.35 t/(m2·h).R=2.1~2.5时燃耗比上升,R=2.1时最低,为43.21 kg/t.碱度提高有利于提高软化开始和软化终了温度,改善含铬型钒钛烧结矿的软化性能、矿物组成及结构,是其性能改善的内因.该矿适宜的生产碱度为2.5.     

钛黑物相分析研究

用氢气在高温下(800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃)分别还原钛酸(TiO_2·2H_2O)和二氧化钛,得到一系列钛黑(TiO_(2-x))。利用X射线衍射分析方法和热重分析方法确定了钛黑样品的物相、晶胞参数及还原程度(X值)。结果表明:由不同的起始物在不同温度下制备的钛黑物相在结构上有着明显差异,且当1.90相似文献   

钒钛磁铁矿含碳球团转底炉直接还原实验研究

对转底炉直接还原钒钛磁铁矿新工艺进行了实验研究,将钒钛磁铁矿精矿粉与煤粉等混合,采用压球机压球,并用石油液化气同空气混合燃烧牛成的热烟气干燥生球,通过正交实验考察C/O、焙烧时间和焙烧温度3个因素对金属化率与抗压强度的影响,得出最优的实验方案是:C/O为1.3,焙烧温度为1330℃,焙烧时间为25-min.通过XRD分析发现在金属化率较高的球团中存在假板钛矿.     

攀枝花钒钛磁铁矿深还原渣酸解工艺研究

在攀钢开发的非高炉冶炼钒钛磁铁矿的新流程中,钒钛磁铁矿转底炉直接还原渣铁分离部分完成了工业试验,获得了含钒铁水和含二氧化钛质量分数为43%左右的深还原渣。对深还原渣的化学成分及物相特点进行了分析,系统研究了预处理、酸矿质量比、反应酸质量分数、引发温度、熟化温度等因素对深还原渣酸解率的影响,找到深还原渣的最佳酸解工艺参数,为采用硫酸法回收深还原渣中的钛奠定了基础。实验结果表明,深还原渣经预处理,其酸解率较未处理高出10%左右。预处理后的深还原渣最佳酸解条件:酸矿质量比为(1.7~1.8)∶1,反应酸质量分数为88%~89%,引发温度为100~120℃,熟化温度为220℃。     

高铝烧结矿配加钒钛磁铁矿炉料的结构优化

针对高铝烧结矿粉化率高,影响高炉透气性和炉渣性能等特点,通过对烧结矿和钒钛球团矿进行机械强度和冶金性能实验,分析了其与钒钛球团矿搭配的合理性.考察了在其配比不变的条件下,增加钒钛球团矿配比炉料结构的冶金性能及高炉炉渣理论成分含量.当烧结矿比例75%,钒钛球团配入量20%,块矿为5%时,其RI为85.93%,RDI+3.15为71.47%,Ta为1147℃,△Tra为156℃,Td为1349℃,料柱透气性能好,其炉渣TiO2理论含量为8.05%,是相对合理的炉料组成.     

钒钛磁铁矿的煤粉还原过程

对煤粉还原钒钛磁铁矿过程中产生的铁氧化物和钛铁化合物进行热力学分析,得出工艺还原过程中的反应热力学数据,进一步采用高温炉在还原温度1350℃、配碳比1.0、还原煤粒度小于75μm的条件下,考察还原时间对工艺指标的影响和还原过程,得出不同还原时间下产物的定量结果和物相成分.结果表明,还原时间为60min时,还原产物的全铁、金属铁、金属化率均达最大值,分别为68.60%,65.81%和95.93%,钒钛磁铁矿中铁氧化物的还原过程为Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe,钛铁化合物的还原过程为Fe2TiO5→Fe2TiO4→FeTiO3→FeTi2O5.     

微波加热分解脱硫石膏生产烧结矿研究

研究了在微波炉中配加无烟煤磁铁矿的烟气脱硫石膏混合料的升温特性及还原分解性能,应用X射线衍射、扫描电镜和微机快速测硫仪对分解渣进行检测分析。微波加热下,配加10%磁铁矿和8%无烟煤(质量分数)的脱硫石膏混合粉的升温效果最佳,混合物料在80min内升温到1000℃,保温60min后,脱硫率为93.86%。作为催化剂和微波吸收剂,磁铁矿的加入提高了微波加热物料的温度,促进脱硫石膏分解生成Ca_xFe_yO_z,放出SO₂气体。随着Ca_xFe_yO_z含量的增加,物料的脱硫率提高。混合物料分解渣的SEM图像显示,微波加热下,配加磁铁矿和无烟煤的脱硫石膏混合物料分解的过程中发生粒子团聚烧结。配加5%分解渣的烧结矿化学成分与太钢烧结矿的化学成分无显著区别,此分解渣可以作为高炉烧结矿的熔剂配料来使用。     

钒钛磁铁矿混合精矿在盐酸中Fe/V/Ti的浸出行为

以预还原处理后的钒钛磁铁矿混合精矿为原料,用盐酸浸出其中的铁、钒、钛,考察了各因素对铁、钒、钛浸出率的影响,并对浸出渣进行了物相分析. 结果表明,在初始盐酸浓度20%(?)、液固质量比4:1、浸出温度110℃、浸出时间4 h的优化浸出条件下,铁、钒的浸出率分别为91.8%和95.0%,钛的浸出率为0.3%;浸出过程中钛是先溶解?再水解沉淀;盐酸浸出液可用于回收铁和萃取提钒;盐酸浸出渣中TiO2的硫酸分解率达98.2%,可作为硫酸法生产钛白的原料.     

氧化镁对钒钛铁精矿含碳球团还原热力学及动力学的影响

研究和分析了氧化镁对钒钛铁精矿含碳球团还原热力学和动力学影响。热力学研究表明:一方面在还原过程中添加氧化镁可以置换出钛铁矿中的氧化铁,促使还原反应进行;但另一方面,含氧化镁的铁钛化合物生成量增加,抑制了反应程度的进一步提高。实验结果表明:在还原温度低于1050℃时,随着氧化镁添加量的提高,球团的反应分数提高;在还原温度高于1050℃时,氧化镁添加量为6%时球团反应分数增加幅度最大,氧化镁添加量为10%时球团反应分数增幅最小,其余实验组的反应分数增幅变化较为一致。动力学研究表明:三维扩散模型和界面反应模型计算值更接近于实验值,说明添加氧化镁的钒钛铁精矿含碳球团的还原反应受扩散和界面反应混合控制;且随着氧化镁添加量的增加,反应的速率常数逐渐减小。     

盐酸与硫酸浸出预还原钒钛磁铁矿混合精矿中的Fe,V及Ti

以预还原处理后的钒钛磁铁矿混合精矿为原料,用盐酸浸出其中的铁、钒、钛,考察了各因素对铁、钒、钛浸出率的影响,并对浸出渣进行了物相分析.结果表明,在初始盐酸浓度20%(ω)、液固质量比4:1、浸出温度110℃、浸出时间4 h的优化浸出条件下,铁、钒的浸出率分别为91.8%和95.0%,钛的浸出率为0.3%;浸出过程中钛是先溶解-再水解沉淀;盐酸浸出液可用于回收铁和萃取提钒;盐酸浸出渣中Ti O2的硫酸分解率达98.2%,可作为硫酸法生产钛白的原料.     

攀西钒钛磁铁矿资源高效冶金及清洁提取研究进展

攀西地区钒钛磁铁矿是我国重要的特色资源，但由于其TiO2含量高，矿物相复杂，属于难冶炼矿石。早在1958年6月叶渚沛先生发表了《攀枝花含钛铁矿的紧急问题》的书面意见，其中“紧急问题”是突破某些国外学者的“用高炉冶炼这种矿石成功的希望甚微”的框框，依靠国内的科研力量攻克攀西地区钒钛磁铁矿高炉冶炼的难题。在全国各相关行业的大力协作攻关下，我国已成功突破了攀西地区钒钛磁铁矿高炉冶炼的难题，并进一步提升了强化冶炼的水平，整体达到世界领先水平。近年来除冶炼水平不断提升外，在资源综合利用水平提升方面也进行了大量具有原创意义的研究工作。重庆大学是国内最早开展钒钛磁铁矿冶炼和综合利用研究的单位之一，多年来始终把钒钛磁铁矿冶金及资源高效利用作为冶金学科首要的研究方向，对高炉冶炼钒钛磁铁矿的独特工艺进行了较系统的理论与工艺研究，形成了鲜明的研究特色。近年来围绕高炉高配比钒钛磁铁矿冶炼技术、含钛高炉渣提钛和大型电炉钛渣冶炼技术以及钒资源高效清洁提取技术等方面与企业紧密合作，在理论和实验研究方法上进行突破，取得了良好的进展。本综述就近年来重庆大学在攀西钒钛磁铁矿高效冶金及清洁提取方面所做的工作，进行简要介绍，以纪念叶渚沛、林衍先等老一辈科学工作者为攀西钒钛磁铁矿开发利用做出的科研贡献，并秉承他们脚踏实地、勇于创新的科学精神，推动“双碳”目标下的攀西地区钒钛磁铁矿绿色智能冶金和资源高效利用的发展。     

攀枝花熔分渣硫酸法制涂料用锐钛型二氧化钛

一、前言攀西地区钒钛磁铁矿已探明储藏量极其丰富,原矿含TiO_28～11％,其中约有53％的钛进入铁精矿,因此综合利用铁精矿中铁、钒和钛是一重大科研项目。攀钢院开发的新流程为:铁精矿用回转窑直接还原,电炉熔分炼钢,其中渣(熔分渣)含TiO_250％、V_2O_52.5％。该流程特点是:燃料便宜(褐煤8元/吨),工艺成熟,节能,钒收率高。如果能回收该渣中     

SiO2对CaCl2熔盐电解还原钛铁矿精矿制备FeTi合金的影响

在不同电解时间和槽电压下,添加SiO2电解还原钛铁矿精矿制备钛铁合金. 结果表明,以添加一定量SiO2的钛铁矿精矿为阴极,控制阴极中主要组元的摩尔比Ti:Fe:Si=1.2:1:0.2,以石墨棒为阳极、CaCl2熔盐为电解质,在槽电压3.2 V、温度900℃下电解2 h,可制得疏松多孔、颗粒尺寸较均匀的FeTi合金粉体. 钛铁矿精电解还原过程中会生成CaTiO3和Fe?Ti?O等中间产物,添加的SiO2在电解时会优先还原生成单质Si,并参与CaTiO3等中间产物的还原反应,降低中间产物电解还原生成FeTi合金的理论电压,有利于加快电解还原钛铁矿精矿制备钛铁合金的速率.     

磷酸活化焙烧-酸浸法富集低品位还原钛渣

以钒钛磁铁矿经煤基直接还原-电炉熔分工艺生产的钛渣为原料,采用磷酸活化焙烧-稀硫酸浸出方法去除杂质提高钛渣品位. 钛渣的物相包括黑钛石、辉石(玻璃相)、塔基洛夫石、镁铝尖晶石等. 考察了磷酸焙烧活化过程中各因素对钛渣晶型转化的影响及稀硫酸浸出过程中各因素对主要杂质(Ca, Mg, Al, Si)浸出的影响,得到优化的工艺条件为：焙烧温度1273 K,焙烧时间100 min,磷酸加入比例7.1%(w),酸浸温度110℃,硫酸浓度5%(w),液固质量比10:1,浸出时间120 min,在该条件下钛渣中TiO2含量由52.54%提高至68.31%.     

钒钛磁铁矿球团气基还原粉化和膨胀实验研究

还原粉化和还原膨胀是气基竖炉冶炼生产中的重要指标。本文以钒钛磁铁矿氧化球团为原料,考察了还原温度和气相成分对球团还原粉化和膨胀行为的影响规律。结果表明钒钛磁铁矿球团还原粉化指数随温度的升高和气相成分P_(H_2)/(P_(H_2+P_(CO)的增大均呈现先增加后降低的趋势。还原膨胀指数随温度的升高而增大,随P_H_2/(P_H_2+P_(CO)的升高而减小。