烧结钛精矿气基还原动力学研究

为揭示烧结钛精矿气基还原机理,在CO和N_2体积分数分别为30%和70%的还原气氛条件下,开展了烧结钛精矿等温气基还原试验研究,还原温度分别为800、900、1 000℃,对气基还原动力学进行了分析。结果表明:烧结钛精矿中铁氧化物还原度随还原温度和时间增加而增加,整体还原度偏低,还原度接近70%。烧结钛精矿在800～1 000℃气基还原大部分时间内(140 min)受界面化学反应控制,反应活化能为46.97 kJ/mol;反应后期(140 min)受扩散控制,反应活化能为99.27 kJ/mol。烧结钛精矿碳热还原过程物相转变历程为:Fe_2TiO_5→Fe_2TiO_4→FeTiO_3。相同还原时间,烧结钛精矿还原样品中金属铁粒尺寸随温度升高从4.46μm增至30.13μm。     

攀枝花氧化钛精矿碳热还原动力学

以焦粉为还原剂,开展了氧化钛精矿含碳球团等温碳热还原试验研究,采用积分法进行了碳热还原动力学分析,还原温度分别为1 000、1 100、1 200、1 300℃。氧化钛精矿中铁氧化物还原度随还原温度和时间增加而增加,还原度可达91%。氧化钛精矿在1 000~1 300℃固相还原前期(60 min)受界面化学反应控制,反应活化能为51.23 k J/mol;反应后期(60 min)受扩散控制,反应活化能为93.53 k J/mol。氧化钛精矿碳热还原过程物相转变历程为:Fe2Ti O5→Fe3Ti3O10→Fe Ti O3,物相转变过程增加颗粒内部空隙,增加还原比表面积,改善还原过程气体扩散条件,加快还原初期化学反应速率。     

钛精矿流态化预氧化氢还原试验研究

钛精矿流态化氢气还原生产高钛渣技术不仅原料选择范围广、能耗低,而且可实现清洁生产。在冷态试验基础上对钛精矿在高温下先氧化再还原试验进行了探索,研究了温度、还原时间、p(N2)/p(H2)和粒度对金属Fe还原率的影响。试验结果表明:800～950℃,随着还原温度的升高,Fe的金属化率有较明显的增加;在同一温度下,Fe的金属化率随时间延长先快速增加而后趋缓;随着粒径的减小,钛精矿的Fe还原率提高较明显;氢气的浓度对钛精矿还原影响至关重要,随着氢气浓度的增加,还原率有着明显的提高。     

高硫精矿配比对烧结矿性能的影响

 相比进口富矿粉,精矿品位较高,可广泛应用于铁矿石烧结工序。为了探究高硫精矿对烧结矿产质量的影响以及精矿中硫元素对烧结过程的影响,利用烧结杯试验装置进行了高硫精矿配比在25%~45%范围内的烧结杯试验。并通过微观结构、技术指标及冶金性能等方面表征了高硫精矿配比对烧结矿性能的影响。试验结果表明,精矿配比为25%时,烧结矿还原的界面反应条件较差,硅酸盐相阻碍了还原气体的扩散,致使烧结矿还原度为77.80%,软化开始温度为1 200 ℃,软熔带透气性能恶化。精矿配比为30%时,烧结利用系数提升至1.19 t/(m2·h)、垂直烧结速度达到22.22 mm/min。精矿配比为40%时,有效改善了烧结矿还原性能,恶化了低温还原粉化性能。精矿配比为45%时,烧结利用系数最高,为1.20 t/(m2·h),还原性能和低温还原粉化性能适宜。整体而言,在试验范围内,适当增加高硫精矿配比有利于提升烧结矿的还原性能和荷重软化熔滴性能,但精矿配比为45%时烧结矿的熔滴S特性值为281.02 kPa·℃,透气性能恶化。烧结烟气方面,精矿配比为40%时,烧结烟气的CO₂和NO_x含量较高,烧结过程氧化性气氛较强,降低了烧结矿中铁橄榄石等低还原性矿物含量,恶化了低温还原性能。烟气分析结果表明,高硫精矿烧结时硫元素基本都进入烧结烟气中,并未恶化烧结矿性能。     

攀枝花钛精矿直接还原过程的研究

研究了攀枝花钛精矿球团的氧化规律和温度、时间、还原剂数量等对不同氧化率的球团外配碳直接还原效果的影响。在相同条件下与原矿球团相比,外配碳球团的金属化率有明显的提高,并且随球团氧化度的升高而增加。在还原剂配比合适时。再增加还原剂的用量。对还原球团金属化率的影响不显著。但往钛精矿球团内加入少量的碳,却可以显著提高还原球团的金属化率。     

用磁化焙烧—磁选工艺从粗铌精矿中回收铁富集铌的试验研究

针对粗铌精矿铁含量较高的特点,提出了采用还原磁化焙烧—酸浸工艺从粗铌精矿中回收铁、富集铌.以活性炭为还原剂进行磁化焙烧,用XCGS磁选管进行磁选,考察了还原温度、还原时间和激磁电流对磁选铁精矿指标的影响.结果表明,在750℃下还原45 min,粗铌精矿中的绝大部分赤铁矿被还原成磁铁矿,还原度接近理论值;还原矿在1.2A激磁电流下磁选得到铁精矿,铁品位为60.80％,收率为98.81％;磁选尾矿酸洗后,79.36％的铌留在尾矿中,Nb2O5品位达到12.46％.     

金属化率与还原度关系的探讨及应用

针对铌精矿的选择性还原,推定矿石中的FeO=0,相关的化学反应中的物量平衡单位采用摩尔数,以氧含量的平衡建立相关还原度和金属化率的数学关联函数,推导出还原度和金属化率二者的关系为M=KR+1-K。通过对包头白云鄂博铌精矿选择性还原的实验数据对比表明,当还原度和金属化率二者的关系处于M=R、M=1.5R-0.5以及M=0所围成的区域时,计算数据和实测数据可以很好的吻合,说明所得的关系可以很好地检验金属化率和还原度测定值的准确度以及偏差,进而为实际生产检测工作提供理论指导。     

马钢一烧竖炉配用巴西PF精矿工业试验研究

在马钢-烧2座8m^2竖炉上进行了配用巴西PF精矿的工业性试验。试验结果表明,在膨润土用量不变的情况下,配用8％和15％巴西PF精矿替代巴西CVRD精矿,其生产操作和球团矿的常规质量指标变化不大。冶金性能检验表明,配用巴西PF精矿的球团矿,除低温还原粉化变差导致压差略有升高外,还原性、还原速率、还原膨胀、熔滴性能的变化不大。     

包头“富铌低铁”精矿的烧结矿还原过程中铌行为的研究

摘自北京科技大学研究生何旭初的博士学位论文,导师:杨永宜教授、魏寿昆教授。 本文对包头“富铌低铁”精矿的烧结及其常压还原、高压还原、还原过程中炉料的变化和模拟高炉炉缸铌由渣进入铁液以及还原时铁液表面层NbC滞留带进行了研究。主要结果如下:Nb_2O_5被C或CO还原时的主要生成物是NbC;随着炉料中Nb_2O_5含量增加,铌的还原回收率下降;第三流程精矿中的Nb_2O_5含量以0.8～1.0%较合适;对人炉烧结矿进行适当的预处理有助于提高铌的回收率;添加H_3BO_3,在同     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

高铟高铁硫化锌精矿加压浸出溶液铁的还原研究

用硫化锌精矿作还原剂还原高铟高铁硫化锌精矿加压浸出溶液中的Fe3+。分别进行了精矿粒度、精矿用量、时间、温度、溶液酸度以及原液Fe3+浓度对还原效果的影响,结果表明,在温度为80~90℃、时间~2.0 h、精矿过剩系数1.2、精矿平均粒径~10μm的条件下,可以将H2SO4浓度为8~40g/L溶液中Fe3+的80%以上还原成Fe2+。与现行工业中的硫化锌精矿还原技术条件相比,反应时间大为缩短,温度亦可降低。     

硼铁精矿的碳热还原动力学

为了揭示硼铁精矿的碳热还原机理,以高纯石墨为还原剂,进行硼铁精矿含碳球团等温还原实验,并采用积分法进行动力学分析.还原温度分别设定为1000、1050、1100、1150、1200、1250和1300℃,配碳量即C/O摩尔比=1.0.当还原度为0.1<α<0.8时,温度对活化能和速率控制环节有重要影响:还原温度≤1100℃时,平均活化能为202.6 k J·mol-1,还原反应的速率控制环节为碳的气化反应;还原温度>1100℃时,平均活化能为116.7 k J·mol-1,为碳气化反应和Fe O还原反应共同控制.当还原度α≥0.8时(还原温度>1100℃),可能的速率控制环节为碳原子在金属铁中的扩散.碳气化反应是含碳球团还原过程中主要速率控制环节,原因在于硼铁精矿中硼元素对碳气化反应具有较强烈的化学抑制作用.      

湿法炼锌酸浸液中三价铁的锌精矿还原工艺

硫化锌精矿还原湿法炼锌酸浸液中三价铁存在还原效率偏低、锌精矿用量大、利用率低等问题。开展温度、锌精矿粒度、锌精矿用量及反应时间对还原液中三价铁浓度及还原率的影响等研究。结果表明：反应温度是影响硫化锌精矿还原溶液中三价铁浓度的主要因素，锌精矿粒度在低温还原时影响较为明显。低温还原所需时间长，所用锌精矿量大，80 ℃下锌精矿粒度小于58 μm、锌精矿加入系数1.8以上、反应时间3 h以上才能使还原液中三价铁浓度小于0.5 g/L；升高温度可缩短反应时间，减少锌精矿用量，120 ℃下锌精矿粒度150 μm、锌精矿加入系数1.5、反应时间1 h即可使还原液中三价铁浓度小于0.5 g/L。采用加压工艺提高还原温度，可有效提高锌精矿的利用率和三价铁的还原率，降低还原渣量，有利于还原渣后续处理。     

电炉熔炼钛精矿的热力学讨论

对攀枝花钢铁研究院电炉熔炼钛精矿的有关反应进行热力学分析,认为在电炉熔炼过程中钛精矿中游离的FeO和Fe2O3首先被还原,然后钛精矿中的主要成分FeTiO3按下列顺序逐步被还原FeO·TiO2→Fe+TiO2→Fe+Ti3O5→Fe+Ti2O3→Fe+TiO;MgO、CaO和Al2O3等杂质在电炉还原熔炼钛精矿的温度(2000K左右)下不可能被还原,从而进入钛渣中;电炉熔炼得到钛渣主要物相为黑钛石,玻璃体硅酸盐相.     

添加剂对钒钛磁铁精矿球团熔融还原冶炼的影响

对钒钛磁铁精矿预还原球团熔融还原冶炼中添加剂的影响进行了研究,并对渣型制度进行了优化。熔融还原渣碱度、添加剂氧化镁和氧化铝对钒钛磁铁精矿的熔融还原作用明显。在添加剂作用下,1 500℃电炉冶炼10min后的熔融还原产物为含96.9%铁、0.52%钒的生铁,以及含66.13%TiO_2的熔融还原渣,实现了钒钛磁铁精矿冶炼中铁钒和钛的有效分离。     

攀枝花钛精矿的真空碳热还原试验

真空不仅能明显降低金属氧化物的开始反应温度,还有利于还原后金属相的挥发。基于此,研究真空条件下真空还原温度和配碳量对攀枝花钛精矿固态还原的影响。结果表明,当体系压力为0.05 Pa,还原后试样的失重率和铁的金属化率随着温度和配碳量的增加而增加,还原后的金属更容易聚集,还原过程中钛的物相更容易由Ti3O5向Ti2O3转化。     

磁化焙烧-磁选含铁氟碳铈粗精矿研究

某氟碳铈型稀土粗精矿中铁含量较高（全铁3%~10%）、稀土氧化物（REO）含量偏低,约占50%~60%,水分为6.5%;经工艺矿物学分析表明,粗精矿中铁元素主要以弱磁性的赤（褐）铁矿的形式存在,且部分铁矿物与氟碳铈矿解离不彻底,难以直接采用磁选方法与氟碳铈矿分离,因此采用磁化焙烧-磁选工艺提高REO品位。磁化焙烧热力学分析表明,在磁化焙烧过程中,氟碳铈矿发生分解反应,不会与铁氧化物发生反应;当温度高于626.85 ℃时,水会与碳发生水煤气反应产生CO和H2,即水分的存在有利于铁氧化物的还原。含水的稀土粗精矿在还原温度为650 ℃、还原时间为30 min和还原剂用量为2%的条件下,磁化焙烧的还原度为41.59%;经过一次粗选、再磨再选的工艺,精矿REO品位和回收率分别为68.53%、96.59%,铁粉的铁品位和回收率分别为68.56%、80.38%。该工艺的应用既提高了精矿REO和铁精矿品位,又省去了干燥作业。     

自产精矿烧结杯试验研究

在实验室开展烧结杯试验,利用自产精矿替代部分进口粉矿烧结,对比分析其对烧结性能与冶金性能的影响。结果表明:随着自产精矿配比的提升,成品率、利用系数升高,固体燃耗降低,低温还原粉化率、还原度得到有效提升,但对软化熔滴性能产生了一定不利影响。     

钛精矿内配碳球团还原过程中的物相转变及还原产物电阻率研究

以石墨粉为还原剂,研究钛精矿内配碳球团还原过程中的物相转变规律和还原产物的电阻率。结果表明,钛精矿内配碳球团的还原过程先后主要经历铁氧化物的还原和钛氧化物的还原两个过程,且提高还原温度、延长还原时间和增加石墨配比均有利于钛氧化物还原程度的加深;在还原时间为60 min,石墨配比为33.6%的条件下,还原温度由900℃提高到1 550℃时,还原产物物相随温度升高的转变过程为：FeTiO₃→Fe+TiO₂→Fe+Ti_nO_2n-1(n≈1,2,3,4)→Fe+TiC。还原产物电阻率测试结果表明,还原温度和石墨配比对还原产物电阻率影响较大,还原时间影响较小;在石墨配比为33.6%,还原温度1 300℃,还原时间为45 min的条件下,还原产物的电阻率的值为2.67×10^-2Ω·cm。     

二元铁酸钙还原行为的研究

实验在合成CF2，CF、C2F的基础上，利用热台显微镜动态地观察了二元铁酸钙还原过程中的显微结构变化，考察了它们的还原性，还原前后的强度变化，结果表明C2F，CF．CF2还原性依次增强；CF2的抗压强度在还原度较低时有明显的下降，在还原度较高时随还原度的增加抗压强度增加；CF与C2F的抗压强度随还原度的提高而提高；CF2在还原过程中有明显的裂纹产生，裂纹的产生影响了CF2的强度。