煅烧-还原一体化炼镁新技术研究进展

目前,世界85%以上的金属镁是在中国利用皮江法生产,尽管皮江法得到不断改进,仍属于高能耗、高排放的冶金工艺.针对皮江法的不足,东北大学提出集煅烧与还原于一体的炼镁方法,该方法采用预制球团为原料,煅烧和还原均在同一设备中完成的炼镁方法.新技术能够取消皮江法的回转窑煅烧工序,煅烧产生的CO2余热能够得到利用,且高浓度的CO2易于矿化捕集.本文汇总了该工艺的研究进展,包括球团预制、球团煅烧及球团的还原过程.实验结果表明:煅烧前后球团的抗压强度分别为76 N和55 N,在10 Pa真空条件下,1 400℃还原1 h,还原率为93.5%.     

铁尾矿加气混凝土在蒸压养护条件下反应机理

通过X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、差热扫描热重分析等测试方法,研究了铁尾矿加气混凝土在蒸压养护条件下的反应机理.未蒸压坯体中主要水化产物为钙矾石、结晶度低的水化硅酸(CSH)凝胶和Ca(OH)2,铁尾矿中部分矿物X射线衍射峰降低.经蒸压养护后,钙矾石的X射线衍射峰消失,托贝莫来石的X射线衍射峰增强,表明在高温高压和热碱激发下,铁尾矿中的矿物成分发生分解,活性组分SiO₂和Al₂O₃结合Ca(OH)₂发生反应,生成托贝莫来石。      

利用电石渣和盐湖氯化镁制备金属镁的研究

以盐湖水氯镁石和电石渣为原料,通过化学合成法制备出氢氧化钙和氢氧化镁的混合物,再将此混合物经中低温煅烧得到炼镁用煅白,然后配入一定比例的硅铁、萤石并压制成团后在高温条件下进行真空还原制备金属镁。结果表明,本工艺的还原收率、料镁比与白云石水平相当,工艺技术路线是可行的。最佳工艺条件为:合成煅白的钙镁比0.85、煅烧温度850℃、煅烧时间1.0h。     

湿法炼锌浸出渣和黄钾铁矾渣的鉴别

湿法炼锌浸出渣和黄钾铁矾渣是湿法炼锌工艺中常见的固体废物,且均为我国禁止进口的固体废物。这两种固体废物中锌含量较高,常冒充锌精矿向我国进口。因此实验针对湿法炼锌浸出渣和黄钾铁矾渣进行鉴别,首先利用X射线荧光光谱仪(XRF)对制得粉末样品中的元素进行分析,结果表明,湿法炼锌浸出渣的主要元素为Fe、Zn,黄钾铁矾渣的主要元素为Fe、S、Zn,且湿法炼锌浸出渣和黄钾铁矾渣中均含有As、Cd、Ga、In、Ag等元素。再利用X射线衍射仪(XRD)对粉末样品中存在的物相进行分析,湿法炼锌浸出渣的主要物相为ZnFe₂O₄,并含有少量PbSO₄、Zn₂SiO₄、ZnS,黄钾铁矾渣的主要物相为KFe₃(SO₄)₂(OH)₆、ZnFe₂O₄、Zn₂SiO₄。实验建立的湿法炼锌浸出渣和黄钾铁矾渣的鉴别方法为进口固体废物的监管提供了技术支持。     

含钛铌铁精矿含碳球团熔分过程试验研究

为了实现我国白云鄂博地区含钛铌铁精矿资源的高效利用,以含钛铌铁精矿为原料,采用预还原-熔分的加热制度,研究熔分温度、熔分时间和碱度对含钛铌铁精矿含碳球团熔分行为以及渣系性质的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征含碳球团在熔分过程中的微观结构及物相变化.实验结果表明:金属化率86.31 %的预还原含钛铌铁精矿含碳球团在1 400 ℃下熔分12 min后可实现渣铁有效分离,获得珠铁和富铌渣.随碱度升高,渣的熔点升高,渣的流动性指数降低,碱度为1.0时,球团的熔分效果较优;随熔分时间增加,含钛铌铁精矿含碳球团中的Ca₂Ti₂O₆相减少,Ca（Ti_0.4Fe_0.3Nb_0.3）O₃相增加,钙钛铌共生物的尺寸增加,呈十字树枝状.      

80t LF精炼特殊钢的热态返回渣的循环应用

首钢精炼82B、40Cr、20CrMnTi、60Si2Mn等钢种采用LF循环利用热态返回渣工艺。LF使用热态还原循环渣精炼特殊钢时,补加合成渣（或活性石灰）200～400kg/炉,适当增加电石消耗量,并用铝粒、电石、硅铁粉对渣脱氧。生产实践表明,采用该工艺使精炼脱硫率达到50%以上,LF后钢水氧活度≤10×10^-6,并使LF造渣料-合成渣减少5kg/t_钢,埋弧渣减少2kg/t_钢,冶炼成本降低7元/t_钢。热态精炼渣具有较高的回收利用价值。     

浅谈硅热法炼镁工艺中粗镁回收率的影响因素

本文介绍硅热法炼镁过程中白云石煅烧温度、球团成型压力、真空还原温度、添加剂、摩尔比等因素对粗镁回收率的影响。     

真空热还原生产金属钙的现状与问题

热力学计算结果表明,硅热还原炼钙的温度比铝热还原炼钙的温度高150℃以上,在目前真空热还原技术条件下,硅热真空还原炼钙很难进行,而铝热还原生产金属钙时,最容易发生的反应方程式为6CaO(s)+2Al(l)=3Ca(v)+3CaO·Al2O3(s)和33CaO(s)+14Al(l)=21Ca(v)+12CaO·7Al2O3(s)。目前,工业铝热还原生产金属钙过程中,存在的主要问题是还原温度高,还原罐使用时间短,铝粉利用率低,还原渣的利用方式不合理,这导致生产金属钙的成本较高。     

从金属镁厂热平衡来看硅热法炼镁节能方向

本文以硅热法金属镁厂生产过程热平衡为基础,分别分析白云石煅烧以及真空热还原的能量收支情况,并对其效率进行评价。通过对比金属镁生产理论能耗和实际能耗,结果显示该工艺下能量利用效率偏低,进而讨论金属镁厂节能减排的方向,包括减少烟气排放热损、减小散热损失及还原渣的余热综合利用。并提出了硅热法炼镁的具体节能措施。     

钙热还原制备Sm2Co17合金及磁性能研究

钙作为还原剂无法直接还原SmF₃制备金属钐。本文以无水SmF₃为原料，对钴诱导SmF₃钙热还原制备Sm₂Co₁₇合金进行了热力学计算与实验研究。通过电感耦合等离子体光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪和X射线光电子能谱仪等测试方法对合金产物的化学组成、结构、形貌、元素分布和化学价态等进行了分析与表征。结果表明：钴诱导SmF₃钙热还原制备Sm₂Co₁₇合金在热力学上是可行的，还原产物为Sm₂Co₁₇合金与CaF₂。当SmF₃与Ca用量分别为摩尔比1.1与1.2,保温时间30 s时，获得合金产物中钐质量分数为22.98%,与Sm₂Co₁₇合金的理论成分几乎相同。铸态合金产物主要由Th₂Zn₁₇结构的2∶17相及CaCu₅     

镁还原渣资源化利用研究进展

铗还原渣是硅热法炼镁产生的一种工业废渣,近年来随着镁产量的增长而迅速增加,对其进行资源化利用具有十分重要的现实意义。镁还原渣主要成分为氧化钙和二氧化硅,具有一定的水化活性,已在水泥和混凝土领域获得应用。本文综述了镁还原渣资源化利用研究进展,对存在的问题提出了建议。     

电解铝废槽衬还原提取铜转炉渣中铜钴的试验

研究了用铝电解槽废槽衬(包括废阴极炭块和废碳化硅侧块)替代工业煤作还原剂,提取含钴转炉渣中铜、钴的可行性。研究发现,在相同条件下,采用废阴极炭块和废碳化硅侧块均可实现对含钴转炉渣的还原熔炼。工业煤还原剂铜和钴回收率分别达到了91.4%和94.8%;废阴极炭块作还原剂,其中含有的氟可改善渣型,促进渣与冰铜分离,铜和钴回收率分别达到97.3%和99.3%;废碳化硅作还原剂,铜和钴回收率分别为95.4%和90.0%。碳化硅比炭质还原剂密度大,更容易进入渣相参与熔池反应,更有利于应用在工业电炉中。     

Calcinations of slags for electroslag remelting

The hydrides in industrial lime, alumina, magnesia and calcium fluoride were investigated through differential thermal analysis, X-ray diffraction. The characteristic of losing weight during heating up for them had been studied by thermogravimetric analysis method. Results indicate that industrial alumina, lime, magnesia, which have more moisture or hydride mainly including γ-Al2O3, Ca (OH)2 and Mg(OH)2, and losing weight more during thermogravimetric analysis process. However, the weight of premelted slag consisting of lime, fluorite, alumina and magnesia lose almost nothing, which means no hydride in it. Some relationship for calculating the weight loss process had been established according to results of thermogravimetric analysis. These results will be in favor of setting up the rational calcination criterion for slag used in electroslag remelting process.     

Calcination of Slags for Electroslag Remelting

The hydrides in industrial lime,alumina,magnesia,and calcium fluoride were investigated through differential thermal analysis and X-ray diffraction,and their mass losses during heating up were studied by thermogravimetric analysis method.The results indicate that the industrial alumina,lime,and magnesia,which have more moisture or hydride and mainly include γ-Al2O3,Ca(OH)2,and Mg(OH)2,lose more mass during thermogravimetric analysis process.However,the mass of premelted slag consisting of lime,fluorite,alum...     

锑冶金固废处置现状

目前锑火法冶金主要采用传统鼓风炉和反射炉技术,冶炼过程产生大量冶金固废,如熔炼渣、砷碱渣、除铅渣,其危害性大,难以资源化回收和无害化处理,已成为制约锑冶炼企业发展的瓶颈问题。文中溯源了锑冶金固废产生途径,分析了固废处理工艺现状:熔炼渣堆存量大,烟化处理能耗高,分离效果不理想;砷碱渣以湿法处理为主,浸出实现锑、砷分离,含砷浸出液固化处理后堆存或填埋;除铅渣火法处理工艺铅、锑元素分离不彻底,未实现对磷酸盐的回收,湿法处理工艺流程长,工业化应用较少。因此迫切需要开发锑绿色冶金与固废资源化新方法,实现锑清洁高效提取及冶金固废源头减量与资源化回收。      

碳化钙降低闪速炉渣含镍的研究

闪速熔炼是强氧化熔炼,反应塔的氧势很高,必然产生大量Fe_3O_4及NiO、Cu_2O等并进入渣中,故渣含有价金属高。针对镍闪速炉产生炉渣的过程,分析了炉渣中镍损失的途径,探索了使用碳化钙降低渣含镍的过程。碳化钙加入后炉渣含镍降低0.03个百分点(或～11%)。     

碳化焦球用于一步法生产硅钙合金新工艺

借鉴电石冶炼中“碳化焦球”技术,提出“碳化焦球”用于一步法生产硅钙合金新工艺。理论分析表明,碳化焦球可以减少硅酸钙炉渣与碳化硅的生成,从而解决炉渣下沉造成炉底上涨的生产难题。同时,碳化焦球可以促进石灰生成电石,从而提高熔池炉渣中电石质量分数,降低炉渣密度,提高炉渣熔点,有利于渣金分离和熔池温度提高。该项技术用于生产实践还需要在碳化焦球制备、炉料配比以及冶炼工艺与设备参数上进行深入研究,以获得最佳冶炼效果。     

冶炼钢铁过程中多种固体废物的鉴别

在钢铁的冶炼过程中,主要产生炉渣、除尘灰和氧化皮等固体废物,其中氧化皮是国家规定可以进口的固体废物,炉渣和除尘灰属于不能进口的固体废物。实验针对冶炼钢铁过程中产生的固体粉末进行鉴别,首先利用肉眼和扫描电镜(SEM)对样品进行初步判断,例如炉渣的外观不是正常天然矿物的块状或粉状,而除尘灰颗粒较细、较轻,氧化皮呈鳞片状、有金属光泽。再利用X射线荧光光谱(XRF)对制得粉末中的元素进行分析,炉渣的主要元素为钙、硅、镁和铝,铁的含量极低;而除尘灰中铁的含量很高,同时含有锌和钙;氧化皮的主要元素也是铁。最后利用X射线衍射(XRD)技术对粉末中存在的物相进行分析,从而推断出固体粉末的属性,炉渣中的主要物质是CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂形式存在的配合物;除尘灰中的主要物质是铁的氧化物以及一些氧化锌;氧化皮的主要物质也是铁的氧化物,其中氧化亚铁的含量高。通过实验建立了这3种固体废物的鉴别方法,对进口固体废物的监管提供指导。     

地沟油生物柴油与石化柴油喷吹还原铜渣中磁性铁的研究

对柴油和地沟油生物柴油还原铜渣中磁性铁的特性进行研究,通过研究柴油和生物柴油高温热解产物分布规律来阐述其对铜渣中磁性铁的还原过程。结果表明,还原之后渣中磁性铁含量降低,铁橄榄石相逐渐增多;在还原过程中,液体还原剂首先热解为焦炭、H_2、CO和CH_4,随后热解产物将渣中的Fe_3O_4还原成FeO,FeO与游离态的SiO_2结合形成铁橄榄石相;与石化柴油相比,地沟油生物柴油对铜渣中磁性铁的还原效果更好,可能是由于地沟油生物柴油高温热解气体产物的产率更高。利用地沟油生物柴油替代铜渣电炉贫化工艺中的柴油作为还原剂是可行的。     

H2-C熔融还原条件下渣金间磷的分配比的试验研究

 通过300kg级氢-碳熔融还原热模拟试验,从热力学角度分析了氢-碳混合熔融还原条件下磷的分配比,运用熔渣规则溶液模型计算了氧化钙、二氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化亚铁、五氧化二磷六元熔渣组分的活度、活度系数,进而计算出一定温度条件下熔渣的磷容量以及渣金平衡时磷分配比的理论值。通过比较理论计算得出的磷分配比与试验中磷的分配比的差异,解析产生差异的原因,进而为氢-碳混合熔融还原炼铁新工艺冶炼高磷铁矿提供参数。试验结果表明：用熔渣规则溶液模型计算渣金间的磷的分配比是合适的,氢-碳熔融还原工艺可以利用高磷铁矿。