Effect of alumina on slag–metal separation during iron nugget formation from high alumina Indian iron ore fines

Abstract

Iron nuggets can be obtained from ore–coal composite pellets by high temperature reduction. Alumina in the ore plays a vital role in slag–metal separation during nugget formation, as it increases the liquidus temperature of the slag. In this study, the effect of carbon content, reduction temperature and lime addition on slag–metal separation and nugget formation of varying alumina iron ore fines were studied by means of thermodynamic modelling. The results were validated by conducting experiments using iron ore fines with alumina levels ranging from 1·85 to 6·15%. Results showed that increase in reduction temperature enhances slag metal separation, whereas increasing alumina and carbon content beyond the optimum level adversely affects separation. Carbon below the required amount decreases the metal recovery, and carbon above the required amount reduces the silica and alters the slag chemistry. Optimum conditions were established to produce iron nuggets with complete slag–metal separation using iron ore–coal composite pellets made from high alumina iron ore fines. These were reduction temperature of 1400°C, reduction time minimum of 15 min, carbon input of 80% of theoretical requirement and CaO input of 2·3, 3·0 and 4·2 wt-% for 1·85, 4·0 and 6·15 wt-% alumina ores respectively.     

不锈钢粉尘内配煤团块高温自还原过程中金属铁的聚集

用不锈钢生产中的高碱度二次粉尘制备内配煤团块,在高温下自还原获得含铬、镍的金属铁粒.研究影响铁粒聚集长大的因素.研究表明:(1)内配煤团块的渣相碱度(w( CaO)/w( SiO2))小于2.8时,还原产物冷却过程中渣相与金属铁粒才能自然分离.碱度越低,渣量越大,越不利于金属铁聚集长大;(2)提高内配碳比,渣相残碳量明显升高,渣中过量的碳阻碍金属相聚集长大;(3)提高还原温度,直接还原铁的海绵状结构解体,逐渐聚集成颗粒状金属铁.还原温度越高,越有利于金属铁的聚集长大     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

含碳球团低温熔分过程中硫的行为

 根据低配碳比含碳球团还原低温熔分制备粒铁的技术思想,对含碳球团还原熔分过程中硫的分配及硫的行为进行了试验研究。结果表明,影响产品铁粒中硫质量分数的主要因素为碳质垫料、球团原料中硫量以及熔分后铁粒在炉内的停留时间。为了降低铁粒中硫质量分数,应尽量限制煤粉、铁矿带入的硫量。要选择硫量较低的碳质垫料,尽量缩短熔分后铁粒在炉内停留时间。垫料中混和适量的固硫剂有利于降低铁粒中硫质量分数。球团中添加CaO未见有脱硫作用,铁粒中硫质量分数反而稍有增加。球团中配碳比的增加会导致含碳球团中煤粉带入的硫量的增加,因此配碳比的增加会稍微提高铁粒中硫质量分数。     

氧化铝对铁矿石烧结质量和生产率的影响(英文)

烧结矿是现代高炉生产的主要含铁原料。合理控制入炉烧结矿的理化性能与冶金性能对高炉生产和稳定操作是很必要的。铁矿粉是烧结矿的主要原料,其化学成分和烧结料层内的热量条件在烧结过程中起着重要的作用。化学成分等参数也决定着烧结矿矿相结构和质量。由于含氧化铝原料的低反应性及其液相的高粘性,因此在人们的预料中高铝矿石对烧结矿结构组成的影响并不好。烧结混合料中的氧化铝在同化过程中需要消耗大量热量,延迟烧结过程。在确保高炉渣的流动性方面,氧化铝也需要消耗较大热量。不论是烧结还是高炉的生产实绩均表明,氧化铝是有害的。一般而言,高含铁量与低脉石的印度矿与其他矿石的不同特点就是氧化铝含量高。由于高品味铁矿石的消耗殆尽,使用可利用的烧结原料成为生产必需。因此,必须要掌握氧化铝的作用及其对烧结矿质量和生产过程的影响。实验室完成了不同氧化铝含量水平(2.00%～5.46%)的实验,可从中了解氧化铝在烧结矿矿物学、生产率、物理性能和冶金性能方面的影响。随着烧结矿中氧化铝含量的增加,残存赤铁矿、复合铁酸钙(SFCA)和孔隙率增加,而磁铁矿和硅酸盐比例下降。烧结生产率和烧结矿转鼓强度(TI)随着氧化铝含量上升而下降,反映烧结矿冶金性能的诸如低温还原粉化率(RDI)和还原率(RI)提高。     

Application of carbon composite iron ore hot briquette to innovative ironmaking process

As a new type of ironmaking raw materials,carbon composite iron ore hot briquette(CCB) is the product of fine iron ore and fine coal by hot briquetting process.On basis of experimental research on the manufacturing and metallurgical properties of CCB,this study focused on the application of CCB to blast furnace ironmaking and newly-developed shaft furnace smelting reduction processes.Firstly,the metallurgical properties of CCB are experimentally tested and compared with the common iron-bearing burdens.Th...     

铁焦制备与高炉应用的研究进展

 钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO₂减排。综述了国内外铁焦制备与应用的研究进展,主要包括铁焦的制备工艺和高炉应用。归纳了各种铁焦制备工艺的特点。同时提出并研究了矿煤压块-竖炉炭化-高炉应用的冷压型铁焦制备与应用新技术。重点进行了冷压型铁焦的制备及冶金性能优化、高炉应用冷压型铁焦等试验研究。冷压型铁焦制备适宜的工艺条件为,质量分数为30%铁矿粉、45%烟煤1、10%烟煤2、10%烟煤3、5%无烟煤、5%沥青类黏结剂B混合加热至60 ℃,并进行冷压成型;成型压块再经竖炉1 000 ℃炭化4 h;获得抗压强度3 977 N、I型转鼓强度77.7%、反应性69.7%、反应后强(固定气化溶损量20%)42%的优质铁焦。高炉综合炉料中添加质量分数20%~30%冷压型铁焦,综合炉料熔滴性能明显改善。以上研究为铁焦实现工业化生产与低碳高炉炼铁应用提供了参考。     

Kinetics of Reaction between Iron Ore Fines and Coal or Char Fines

Iron ore fines and coal fines can be made to react to produce direct reduced iron (DRI) fines. There are three ways to achieve the reactions, namely, (a) using homogeneous mixtures, (b) arranging the ore and coal fines in separate but adjacent layers and (c) by fluidizing a mixture of iron ore fines and coal fines by air. This paper mainly discusses the work done by the author and his coworkers on the kinetic aspects of reactions in such systems.     

还原剂对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响

研究还原剂种类及用量对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响.添加脱磷剂Na₂CO₃,在提铁降磷的同时能降低还原铁的硫含量;还原剂用量的增加都能促进铁还原,但使用灰分和固定碳含量较高或挥发分含量较低的还原剂时,不利于降磷.焙烧产物的X射线衍射分析表明:添加脱磷剂Na₂CO₃时,随着还原剂用量的增加,焙烧产物中金属铁含量增加,浮氏体和石英含量降低;使用灰分含量较高的还原剂时,随其用量的增加,灰分会消耗Na₂CO₃,从而减弱其对于铁还原的促进作用;还原剂用量相同时,石煤、烟煤、焦炭和褐煤所得焙烧产物中金属铁含量逐渐增加,浮氏体含量逐渐降低.总体来看,褐煤作为还原剂时铁磷分离效果最好,其次为烟煤,焦炭和石煤.      

利用非焦煤低碳炼铁新技术的初步研究

通过对非焦煤与铁矿粉“干馏”特征的实验调查分析,提出了“非炼焦煤与铁矿粉”共处理的低碳炼铁预处理技术路线。研究表明：干馏温度800℃,铁矿粉金属化率可达到约85%以上,其中金属铁约60%为氢元素所还原,铁氧化物还原过程约减少CO₂排放量可达0.67 t,经济和环境效益显著。