直接还原处理低品位钒钛磁铁精矿

在1 000~1 300℃添加少量Na_2CO_3+NaCl复配添加剂,以无烟煤做还原剂等温还原低品位钒钛磁铁精矿,再通过磁选分离获得铁精粉和钒钛渣。考察了C/Fe摩尔比、还原温度和还原时间对铁的还原、钒钛迁移富集行为以及物相转化规律的影响。结果表明,C/Fe摩尔比和反应温度对直接还原过程中有价组分迁移富集的影响很大,当C/Fe摩尔比为1.2时,在1 200℃还原2h,钒钛磁铁矿精矿的金属化率可达到92.8%,还原后钒主要富集在钛渣相中,有效实现了铁与钒/钛的分离。     

镍铁矿选择性还原焙烧相变研究

对镍铁矿原料及不同温度还原焙砂进行矿物学研究,探究镍铁矿选择性还原焙烧发生的相变.研究结果表明:镍铁矿主要金属矿物为褐铁矿,其次为赤铁矿;Ni在不含锰的铁矿物中分布较均匀,而在含Mn的铁矿物中分布相对集中,并与Mn伴生.镍铁矿在还原焙烧过程中Fe、Ni和Co随温度升高逐渐发生还原、相转化和迁移富集的过程.选择性还原焙烧必须严格控制焙烧温度,要达到Ni、Co和Fe的选择性还原并形成Ni高、Fe低的合金相和磁铁矿,焙烧温度采用750℃较合适,在该温度下形成的合金相组成为55.55% Ni、9.86% Co及33.99% Fe,Ni的金属转化率为88.49%,铁氧化物主要为磁铁矿.      

不同形态Fe对Cr2 O3还原的影响

通过1350~1550℃下Fe-Cr2O3、Fe2O3-Cr2O3和Fe Cr2O4的碳还原实验,结合X射线衍射和扫描电子显微镜考察不同形态铁(Fe、Fe2O3和Fe O)对Cr2O3还原的影响.同一温度下最终还原度及还原速率均呈现Fe2O3-Cr2O3-CFe Cr2O4-CFe-Cr2O3-C的趋势,三种样品的还原都经历了氧化物→碳化物→Fe-Cr-C合金的过程;低碳碳化物的产生以及较早形成金属液相使Fe2O3-Cr2O3还原更充分,合金液相中碳溶解量低导致Fe Cr2O4的还原率偏低,而碳化物偏多、合金液相偏少阻滞了Fe-Cr2O3还原率的提高.实验得到Fe-Cr2O3-C、Fe Cr2O4-C和Fe2O3-Cr2O3-C体系的表观活化能分别为142.90、111.84和128.9 k J·mol-1.     

高炉冶炼钒钛磁铁矿合理炉料结构的研究

合理的炉料结构是高炉冶炼钒钛磁铁矿最重要的内容之一.本文基于现场生产条件,在保证炉渣二元碱度、焦比、煤比等不变的条件下,进行不同碱度钒钛烧结矿和不同球团比例的综合炉料软熔滴落的试验,研究了高炉冶炼钒钛磁铁矿的合理炉料结构.结果表明,随着综合炉料中烧结矿碱度的提高和球团比例的增加,综合炉料的软化开始温度T4基本不变,软化终了温度T40升高,软化区间（T40-T4）变宽;综合炉料的熔化开始温度TS逐渐升高,熔化终了温度TD逐渐上升,熔化区间TD-Ts明显收窄,综合炉料的透气性能明显改善;同时初铁中V、Cr含量增加,V、Cr收得率明显提高.因此,在一定的范围内,提高综合炉料中钒钛烧结矿的碱度和球团比例,有利于高炉冶炼钒钛矿合理炉料结构的形成.     

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。     

钒渣矿物学特征研究

利用X射线粉末衍射分析、光学显微镜、X射线荧光光谱、扫描电镜及能谱等对钒渣的矿物组成、化学成分、有价元素赋存与分布及钒渣矿物结构与构造等进行了研究,目的是为钒渣的高效清洁回收利用提供科学依据。结果表明,钒渣矿物组成较简单,主要由钒铬尖晶石、铁橄榄石、辉石、金属铁以及少量石英组成;钒铬尖晶石结晶颗粒细小,硅酸盐矿物包裹于尖晶石颗粒外,构成粘结相;钒渣中除有价元素Fe、V和Ti外,还含有较高的Cr和Mn元素,其中,元素V、Cr主要赋存于钒铬尖晶石矿物中,而Fe、Ti和Mn元素则在尖晶石及硅酸盐矿物相中均有分布。因此,为达到钒渣中有价元素的高效回收利用,需同时考虑对钒铬尖晶石及硅酸盐矿物的回收利用。     

烧结法制备粉末冶金高碳铬钒工具钢的研究

用水雾化+真空烧结法制备了名义成分为C2.5Cr17Co2Mn2V3Fe的粉末冶金高碳铬钒工具钢,研究了配碳量和烧结温度对烧结行为的影响.结果表明,根据配碳量和烧结温度不同,存在固相烧结、超固相线液相烧结、液相烧结三种烧结方式,其碳化物尺寸分别为5μm、10μm、15μm左右;固相烧结试样相对密度和硬度只有90%和50HRC左右,而两种液相烧结试样的相对密度和硬度均可达99%和60HRC以上.XRD结果表明:烧结和淬火样品均由γ-Fe、α-Fe和Cr7C3组成;回火样品主要由α-Fe、Cr7C3组成,回火共析反应可能为γ-(Fe,Cr,Co,Mn,C)→α-(Fe,Cr,Co,Mn,C)+Cr7C3.     

微波场下的钒渣氯化动力学

研究了微波加热条件下（500～800 ℃）,AlCl₃氯化钒渣中有价金属Fe、Mn、V和Cr变温动力学。通过X射线衍射和扫描电镜能谱表征了氯化产物随时间的物相演变和形貌变化,考察了AlCl₃/钒渣的质量比和熔盐配比对氯化提取率的影响。结果表明,AlCl₃/钒渣的质量比为1.5、(NaCl-KCl)/AlCl₃熔盐质量比为1.66∶1时Fe、Mn、V和Cr的提取率最佳,分别为91.66%、92.96%、82.67%、75.82%和63.14%,微波加热30 min,5种元素的提取率达到或者超过常规加热方式6 h的氯化提取效果。通过热力学和动力学分析,橄榄石相优先于尖晶石相发生氯化反应。而且V和Cr的氯化反应速度小于Fe和Mn。Fe和Mn氯化过程为扩散控制,其非等温扩散活化能为17.02和17.10 kJ·mol?1, V和Cr在氯化过程中的限制性环节为界面化学反应,其表观活化能分别为40.00和50.92 kJ·mol?1;微波与熔盐耦合强化氯化反应的机理可以描述为扩散作用增强和局部化学反应增强。      

不锈钢渣六元渣系模型研究

建立了不锈钢渣的CaO-MgO-FeO-SiO2-Al2O3-Cr2O3六元渣系活度模型.基于共存理论的活度模型得出了渣系中主要组分及复合氧化物在不同条件下的活度.结果表明,原渣系中的Cr2O3主要形成了不稳定的CaCr2O4,在自然环境中可以被氧化为酸溶性的CaCrO4,从而释放出强毒性的Cr6+,因此不锈钢渣具有潜在毒性.温度、碱度以及渣中MgO、FeO都对Cr2O3进入尖晶石相中从而实现稳定解毒有影响.通过调节渣系成分和处理条件能够基本实现含铬废渣的无公害化.     

Cr12Mo1V1钢组织的高温转变行为

使用高温金相技术观察研究了Cr12Mo1V1模具钢加热至950和1 200℃的升温过程、保温过程和冷却过程中的组织转变和碳化物溶解情况。试验结果表明,升温过程中,铁素体组织会呈现黑色,随着温度升高,会发生铁素体向奥氏体转变,在高温金相中表现为黑色组织向灰白色组织转变;保温过程中,将会发生碳化物明显溶解现象,在高温金相中,碳化物溶解呈现黑色颗粒尺寸逐渐增大,数量逐渐减少的现象,大颗粒共晶碳化物将会发生溶断和粒化;冷却过程中会发生马氏体转变,随着奥氏体化温度的升高,马氏体的结构会更细。