铁精矿含碳球团高温还原熔分试验研究

试验以澳洲铁精矿为原料,对该矿进行XRD、SEM分析。采用含碳球团高温还原渣铁分离方法,考察配碳量和碱度两个因素对金属回收率的影响,结果表明:在含碳球团高温还原熔分试验中,还原温度和时间不构成限制环节条件下,金属回收率与最终熔分的渣熔点有很大关系,过量和不足均不利于金属回收。最终试验得出,在C/O=1.0,碱度为0.5条件下最有利于含碳球团的高温还原熔分,金属回收率达到97.36%。     

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.      

含钛铌铁精矿含碳球团直接还原试验研究

用含钛铌铁精矿粉和无烟煤作为原料,在实验室条件下,系统研究了碱度、还原温度、还原时间、配碳量(C/O摩尔比)等因素对含钛铌铁精矿含碳球团还原过程的影响。研究结果表明,当调整碱度R=1.0,碳氧比C/O=1.0,还原温度为1 100℃,还原时间为20 min时,其金属化率达到86.31%,还原效果较好。本文可为含钛铌铁精矿转底炉煤基直接还原工艺的开发提供参考。     

钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原试验

为了研究钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原规律,以钒钛铁精矿为原料,在实验室条件下,探索了还原温度、还原时间、碱度和配煤比对钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原的影响,采用X射线衍射仪测定了金属化球团的物相组成。研究结果表明,适当提高还原温度、延长还原时间、提高碱度和配煤比均可促使球团的金属化率提高;对于钒钛铁精矿金属化球团物相组成,在还原温度高于1 400℃时,金属化球团中出现大量碳氮化钛,碱度的提高有利于抑制还原产物中碳氮化钛的生成,配煤比的增加促进了碳氮化钛的生成。从后续熔分工序对钒钛铁精矿金属化球团质量要求的角度来说,高温固态还原的适宜条件,还原温度为1 350℃,碱度为1.0,还原时间为30 min,配煤比为1.3,在此条件下,球团的金属化率为93.72%,金属化球团碳质量分数为6.08%,主要物相为黑钛石和金属铁。     

钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分试验及渣相分析

通过单因素试验考察了熔分温度、熔分时间和球团碱度对钒钛磁铁矿金属化球团熔分效果的影响,利用Factsage软件计算了不同碱度配比下的渣系三元相图,并结合XRD分析了熔分渣系特点,解释钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分过程。结果表明,适当提高熔分温度、熔分时间和球团碱度有利于渣铁分离,但球团碱度超过1.0后,由于三元渣系组成移动到了高温区,使熔渣熔化性温度升高;熔分时间超过40min后,渣系中TiN逐渐增多,增加了熔渣的黏度,不利于渣铁分离。金属化球团熔分还原的最优条件为熔分温度1 550℃、球团碱度R=1.0、熔分时间40min。     

工艺条件对含碳球团还原熔分的影响

通过高温电阻炉对含碳球团还原熔分的行为进行热态模拟研究,考察焙烧温度、焙烧时间、配碳量(按照C/O计算)和炉渣碱度对含碳球团还原熔分的影响。实验结果表明:渣铁分离的最低熔分温度是1 360℃,最短焙烧时间是24.5 min,最低配碳量是1.0,最佳炉渣二元碱度R为1.2。     

含碳球团还原熔分试验研究

以铁精粉、煤粉和石灰石为主要原料制成含碳球团,进行还原熔分试验,并对渣铁形貌和渣铁分离程度进行分析。结果表明含碳球团还原熔分试验的最优方案是:还原温度1 480℃,配煤量(按wC/wO计算)1.2,还原时间22 min,炉渣二元碱度R21.0。在最优试验方案下,得到的粒铁产品质量指标良好,渣铁分离效果最佳,渣中Fe O含量最低,铁收得率高达98.62%。     

钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分试验研究

在实验室条件下对钒钛磁铁矿金属化球团的熔分进行了研究,利用Factsage软件计算了不同碱度配比下的三元渣相图,并考察了熔分温度、熔分时间、球团碱度对熔分效果、铁回收率和最大粒铁质量的影响。结果表明,适当的升高熔分温度可以有效提高铁回收率和渣铁分离效果;随球团碱度的增加,铁回收率呈现先升高后降低的趋势;熔分时间超过40 min后,铁回收率出现了略微的降低。当熔分温度为1 550℃,球团碱度为1.0,熔分时间为40 min时,铁回收率达到了93.17%,最大粒铁质量达到了24.16 g,渣铁分离效果良好。     

TiO2-Al2O3-CaO-SiO2低碱度高钛渣熔体黏度特性

研究了TiO₂含量、Al₂O₃含量以及二元碱度(CaO/SiO₂)对TiO₂-Al₂O₃-CaO-SiO₂低碱度高钛渣黏度的影响.实验采用旋转柱体法在1633-1873K温度范围内对渣系熔体黏度进行了测量.当TiO₂质量分数为23%-43%、Al₂O₃质量分数为3%-12%和二元碱度为0.3-0.7时,钛渣熔体黏度随TiO₂含量和碱度的增加而降低,随Al₂O₃含量的增加而增加.通过对转底炉-电炉熔分过程渣系脱硫能力计算,得知在低碱度高钛渣中TiO₂属于酸性.依据黏度测量数据和对TiO₂属性的界定,通过修正Urbain模型建立了低碱度高钛渣的熔体黏度预报模型.模型预测结果误差为11%,证明新模型对于低碱度高钛渣的黏度具有良好的预报效果.      

碳酸钙对钒钛磁铁精矿直接还原-熔分的影响

 钒钛磁铁精矿在配加石墨还原剂和碳酸钙的条件下进行预还原和熔分。试验研究了碱度（碳酸钙的加入量）以及冷却工艺对直接还原和熔分的影响。反应后的样品用XRD和化学分析法进行分析。结果表明：在低碱度范围内[(R=0～0.7)],碱度的增加有利于钒钛磁铁精矿的直接还原和熔分。熔分温度为1 600 ℃,熔分时间为20 min,试验样品在碱度为0.5时熔分状态良好,渣中几乎不带铁。空冷有利于提高渣中黑钛石的含量,但不利于镁铝尖晶石相的析出;缓冷有利于渣中镁铝尖晶石相的析出,但会使渣中黑钛石的含量有所降低。     

熔融改质含磷钢渣碳热还原回收有价元素试验

 针对含磷转炉渣中磷、铁及锰等有价资源回收及有价元素回收后钢渣资源化利用的问题,通过理论计算、电阻炉试验、感应炉试验等研究手段,系统分析了熔融改质后的含磷钢渣碳热还原回收有价元素的热力学条件和影响规律。研究结果表明,还原温度为1 723 K、碱度为1.0~2.0时,低碱度有利于渣中铁、磷资源的回收;当炉渣碱度为1.0时,Fe₂O₃、P₂O₅、MnO还原率分别可达到99.50%、84.47%和3.26%,渣中铁元素和磷元素收得率分别为99.50%和68.69%;当碱度为1.5时,渣中Fe₂O₃、P₂O₅还原率分别为90.45%和63.73%,与碱度为1.0时相比还原率降低;当碱度为2.0时,渣铁未实现完全分离,渣中Fe₂O₃还原率为71.43%。在感应炉内对熔融改质工业渣碳热还原试验中,在碱度为1.0时,温度为1 723 K条件下,渣中铁元素收得率可以达到99%以上,磷收得率为47.18%;通过热力学分析可以发现,FeO、P₂O₅与MnO相比更容易被碳还原,在试验过程发现,FeO及P₂O₅先还原,反应20 min后渣中MnO开始被还原,整个还原过程中渣中MnO含量略有降低;碳热还原后渣中FeO质量分数仅为0.07%,渣中P₂O₅质量分数为0.93%,MnO质量分数为2.83%;利用FactSage对比改质渣还原前后物相组成可知,还原后渣中含铁物相(Ca₃Fe₂Si₃O₁₂)物相能得到有效控制,磷酸钙质量分数明显减少,渣中橄榄石相大幅度增加,提高了钢渣的应用范围,这为含磷钢渣有价元素回收及资源化利用提供了研究基础。     

B2O3作助熔剂对CaO基精炼渣系熔化温度的影响

研究了B₂O₃对低碱度[(CaO)/(SiO₂)=3～4]和高碱度[(CaO)/(SiO2)=5～7.5]两个系列CaO基精炼渣熔化温度的影响。结果表明,用B₂O3比用Al₂O₃和CaF₂更有效降低CaO基精炼渣系的熔化温度,对低碱度渣系,B₂O₃替代渣中的部分CaF₂、Al₂O₃以及SiO₂,都能有效降低渣的熔化温度;对高碱度渣系,B₂O₃替代CaF₂作助熔剂时,可实现在高(CaO)/(SiO₂)和(CaO)/(Al₂O₃)下造具有超低熔化温度的CaO基精炼渣,既可提高造渣速度,又可提高渣的脱硫磷能力和吸收硅、铝脱氧产物的能力。     

Niobium and phosphorus behavior during melting-separation process of pre-reduced niobium ore concentrate

The pre-reduced Bayan Obo ferroniobium(FeNb)ore concentrate block was taken as raw materials for studying the physical properties of niobium-enriched slag and changes in niobium recovery rate.In addition,the dephosphorization rate of the slag under different melting-separation conditions was investigated using the melting-separation test.The research results demonstrate that(i)the niobium recovery rate and dephosphorization rate of the slag decrease with the increase in melting-separation temperature;(ii)the niobium recovery rate of the slag initially increases and then decreases with increase in basicity and time;and(iii)the dephosphorization rate of the slag increases with the increase in basicity and time.When the test was performed under the conditions of basicity of 0.6-0.7,time of 7-10min,and temperature of 1400-1450°C,the niobium recovery rate and dephosphorization rate are over 96%and 95%,respectively.By scanning electron microscopy,it is observed that niobium mainly exists in the form of calcium and titanium silicate within the slag phase,with uneven distribution.     

硫化铅精矿搭配硫尾矿渣富氧顶吹炼铅渣型理论分析

基于富氧顶吹直接炼铅技术,提出硫化铅精矿搭配硫尾矿渣炼铅工艺,以实现硫尾矿渣的综合利用。熔炼过程渣型决定了炉渣的性质,进而影响熔炼过程能否顺利进行。根据熔炼过程渣相组成特点,以PbO-FeO-Fe₂O₃-SiO₂-CaO-ZnO渣系为研究对象,采用FactSage热力学软件计算并绘制该渣系相图。研究温度、w(Fe)/w(SiO₂)、w(CaO)/w(SiO₂)及ZnO质量分数等因素对炉渣熔化温度及液相生成区的影响。理论研究表明,w(CaO)/w(SiO₂)的变化对炉渣熔化温度的影响与w(Fe)/w(SiO₂)不同,且w(CaO)/w(SiO₂)影响更为显著。炉渣中ZnO质量分数在6%~14%范围内增大时,炉渣的熔化温度变化较小;但当ZnO质量分数进一步增大时,炉渣的液相区逐步减小。在保证熔炼过程顺利进行的前提下,渣中ZnO的质量分数可控制在8%~10%范围内,有利于增大炉渣的液相区面积。验证试验表明,在熔炼温度为1 150 ℃、w(CaO)/w(SiO₂)= 0.3、w(Fe)/w(SiO₂) =0.8条件下,采用富氧顶吹熔炼处理硫化铅精矿搭配硫尾矿渣可顺利进行,熔炼过程金属直收率为8%,渣中铅质量分数可达49.12%,烟尘率为13.18%。     

碱度对白云鄂博矿球团矿还原膨胀性能的影响

高比例球团矿冶炼是高炉炼铁发展的趋势。由于化学成分、矿物组成和结构的差异，不同企业生产或所用的球团矿还原膨胀的原因各不相同且相对复杂。面向保障矿产资源安全供给的国家重大战略需求，选择白云鄂博铁精矿球团矿作为研究对象，根据球团矿铁氧化物还原理论，从热力学方面深入研究碱度对球团矿还原膨胀性能的影响机理，并结合XRD结果来探究钙结合相在球团矿生产中的变化规律以及对球团矿还原膨胀的影响，找到满足高炉冶炼对球团矿还原膨胀率要求的合理碱度，从而提高白云鄂博铁精矿球团矿在包钢冶炼生产中的比例。完善特殊矿球团矿还原膨胀理论，为复杂共生矿高效冶炼提供理论支撑。研究结果表明，随着碱度的提高，球团矿的膨胀率呈现出先升高后降低的规律，碱度为0.8时，其膨胀率最大，达到75.743%,其外形如同花瓣开花，无法维持原来的球型。综合不同碱度球团矿含铁品位的高低和还原膨胀的大小，得到制备球团矿的最优碱度为1.4。随着碱度的提高，成品球的液相生成量先降低后升高，碱度为0.8时液相生成量最少。球团矿膨胀率先增加是因为球团矿的结晶度提高，晶粒粗大，晶体结构逐渐趋向有序，为铁晶须的生长奠定了基础；膨胀率后减小是因为生成了铁酸...     

含铬转炉渣黏度和表面张力的计算模型

为预测含铬转炉渣的黏度和表面张力,基于炉渣离子与分子共存理论,并结合前人实测的系列含铬转炉渣黏度和表面张力数据,建立含铬转炉渣黏度和表面张力关于温度和结构单元之间的计算模型。模型的计算值与文献的实测值吻合较好,通过模型,有助于预测含铬转炉渣的黏度和表面张力。结果表明,随着Cr₂O₃含量的增加,炉渣黏度升高,表面张力增大,Cr₂O₃对表面张力的影响最大;随着FeO含量的增加,炉渣黏度降低,表面张力减小;随着碱度的增加,炉渣黏度升高,碱度对黏度的影响最大,而对表面张力的影响是先增加后减小,在碱度为1.8时存在极大值。     

精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物的影响

采用MoSi₂电阻炉在MgO质坩埚内进行了精炼渣成分(%:47～64CaO、13～23SiO₂、15～25Al₂O₃、5～10MgO、0～8CaF₂;CaO/SiO₂=2.0～4.5)对0.95%C-1.50%Cr GCr15轴承钢中氧含量和夹杂物的影响的实验研究。实验中发现,随精炼渣碱度CaO/SiO₂由2增加至4.5,钢液中的终点全氧含量由20×10^-6降至11×10^-6,夹杂物的总数量、总面积和平均半径减小。适当提高Al₂O₃含量或添加CaF₂,减少MgO含量,可以显著提高炉渣吸附夹杂物的速度和能力。低碱度渣精炼的钢液中夹杂物成分含有≥20%SiO₂,塑性较好,夹杂物的尺寸为15～20μm。高碱度渣精炼的钢液中典型的夹杂物是氧化铝和铝镁尖晶石等脆性夹杂物,尺寸≤5μm。     

渣系碱度对含碳球团渣相组成和渣铁分离的影响

采用煤基直接还原熔分技术和FactSage热力学分析软件以及XRD分析手段,研究了渣系碱度wCaO/wSiO2对高铁铝土矿含碳球团渣相组成和渣铁分离效果的影响。实验结果表明,渣系碱度对含碳球团的渣系组成和渣铁分离效果有重要影响。当碱度为1.0和1.5时,粒铁尺寸最大,渣铁的分离效果最好,粒铁收得率分别为91.55%和91.86%;当碱度为0.5时,粒铁尺寸较小,渣铁分离效果较差,粒铁收得率为65.43%。当碱度为2.0时;粒铁尺寸最小,渣铁分离效果最差,粒铁收得率只有44.53%。XRD分析结果表明,当渣系碱度分别为0.5、1.0、1.5和2.0时,熔分渣的主要组成分别为α-Al2O3-CaAl2Si2O8、α-Al2O3-CaO·6Al2O3-Ca2Al2SiO7、CaO·6Al2O3-Ca2SiO4-Ca2Al2SiO7、Ca2Al2SiO7-Fe2SiO4。FeAl4O7、CaAl4O7以及金属铁在熔分渣中的含量较少。     

MgO、F、碱金属对球团矿相组织的影响

因为白云鄂博铁精矿球团含有较多的碱金属和氟,从而产生异常还原膨胀,而添加MgO可以有效抑制其还原膨胀,但是MgO的添加势必影响球团的矿相组成.目前研究多注重MgO、F、碱金属中某一单因素对球团物相的影响,而对3者共同作用于球团物相的影响还缺乏深入研究.采用正交试验的方法研究了(K2O+Na2O)、CaF2和MgO对赤铁...