MgO对含钾钠氟球团还原膨胀性能的影响

包头铁精矿球团中含有钾、钠、氟等有害元素,造成球团还原异常膨胀.而MgO可有效地降低球团还原膨胀率.采用压团、焙烧、分段还原法(Fe2O3→Fe3O4、Fe3O4→FexO、FexO →Fe),测量铁氧化物各还原阶段的还原膨胀率,采用光学显微镜及SEM观察焙烧试样和还原产物的形貌.研究结果表明,MgO促进了铁酸镁的形成,抑制了氟质量分数低的试样在Fe2O3→Fe3O4阶段的还原膨胀;但MgO抑制了铁酸钙的形成,反而促进了氟质量分数高的试样在Fe2O3→Fe3O4阶段的还原膨胀;MgO对第二阶段还原膨胀率的影响因试样中钾、钠、氟质量分数不同而有所差异;MgO抑制了铁晶须生长,降低了第三阶段的还原膨胀率.     

MgO对赤铁矿压团还原膨胀性能的影响

为探究MgO对球团还原膨胀性能的影响机理,分阶段还原了添加不同MgO纯试剂的赤铁矿压团(Fe_2O_3→Fe_3O_4、Fe_3O_4→FeO和FeO→Fe三个阶段),同时利用扫描电镜对还原产物进行表征。结果表明,当压团添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,在还原第一阶段压团还原膨胀率分别为11.06%、5.63%、3.85%,随着MgO含量的增加压团还原膨胀率逐渐降低。还原第二阶段加入MgO的压团还原膨胀率依然随MgO含量的增加而降低。在还原第三阶段,MgO的添加抑制了铁晶须的生长,添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,压团还原膨胀率分别为28.33%、15.21%和10.91%。     

CO气氛下CeO_2对Fe_2O_3压团还原行为的影响

在Fe_2O_3中添加CeO_2制成压团试样,利用X射线衍射和SEM、EDS相结合的方法就CO气氛下CeO_2对焙烧压团还原膨胀率及还原度的影响进行了研究。通过实验发现,还原过程中CeO_2部分形成铈铁固溶体,有效地促进了Fe_2O_3到Fe_xO阶段的还原,抑制了Fe_xO到Fe阶段的还原。实验结果表明,当CeO_2添加量为5%时,还原后压团试样的体积膨胀率由原来的15.83%降低至13.66%,但随着CeO_2添加量继续增大到7%,膨胀率反而增大至16.35%。可见CeO_2在一定的含量范围内起到了抑制还原膨胀的作用。     

MgO对Fe_2O_3压团还原过程铁氧化物晶格结构的影响

以纯试剂为原料,采用"压团-焙烧-还原"的方法,研究了MgO对Fe_2O_3压团在还原不同阶段铁氧化物晶格结构的影响,为探索球团矿还原膨胀机理、理解铁氧化物还原反应机制提供理论基础。研究结果表明:在压团焙烧阶段,晶格常数a,b的变化是由于溶质原子周围点阵膨胀所致,而晶格常数c的变化是因为氧的减小;在Fe_2O_3还原到Fe_3O_4阶段,Mg~(2+)能同时固溶在两种铁氧化物中,稳定晶格,阻碍了还原的进行;在Fe_2O_3还原到FexO阶段,随着MgO添加量的增加,FexO晶胞参数随之减小,符合Vegard线性定律;Fe_2O_3还原到Fe阶段,MgO对Fe的晶胞参数无明显影响。最终探明了MgO在Fe_2O_3压团还原过程中的行为规律。     

钾长石对CO还原铁氧化物过程还原膨胀性的影响

摘要：包钢巴润矿具有粒度细、品位高、价格低廉、适合球团生产等特点,但该矿是一种典型的高碱负荷磁铁矿,其中碱金属含量较高。以揭示含钾脉石对铁氧化物还原膨胀性的影响为出发点,采用分阶段还原法,通过在线检测的方法研究了不同天然钾长石添加量对CO的Fe2O3→Fe3O4,Fe3O4→FeO以及FeO→Fe分阶段还原过程试样的线膨胀率进行了检测,并对各阶段还原产物的物相组成和显微结构采用XRD和SEM进行了分析。结果表明,试样在氧化焙烧过程中,天然钾长石中的钾长石熔化后形成玻璃相,SiO2以石英的形式析出。试样中天然钾长石质量分数从0增加到12%,在Fe2O3→Fe3O4还原阶段,其线性膨胀率从2.19%下降到2.11%,试样在焙烧过程中钾长石形成的渣相对Fe2O3还原膨胀性起到抑制作用;在Fe3O4→FeO还原阶段,其线性膨胀率从-0.51%增加到0.46%,钾长石引起Fe3O4晶格畸变,造成Fe3O4还原膨胀加剧;在FeO→Fe还原阶段,其线性膨胀率从-6.26%增加到-1.68%,天然钾长石中的SiO2与FeO结合形成铁橄榄石对FeO还原过程的铁相收缩起到抑制作用。因此,钾长石主要对CO还原Fe2O3的第Ⅰ和第Ⅱ阶段作用明显,SiO2主要对还原第Ⅲ阶段产生影响。     

铁酸镁对Fe_2O_3压团还原过程的影响

以纯试剂为原料采用固相合成法,用等摩尔比的Fe_2O_3和MgO,在1280℃、于空气气氛下烧结合成铁酸镁,研究了铁酸镁压团在拟定还原制度下对赤铁矿还原各阶段还原产物的影响。研究表明:在Fe_2O_3还原到Fe_3O_4阶段,形成了铁酸镁晶格结构类型的固溶体,稳定了铁酸镁晶格;在Fe_2O_3还原到FexO阶段,形成大量的镁质浮氏体,而残留的铁酸镁中,铁以不同化合价存在于其中;在Fe_2O_3还原到Fe阶段,铁酸镁被分解为两相,分别是金属铁和氧化镁,且对产物铁的晶格结构无影响。最终探明了铁酸镁在Fe_2O_3压团还原过程中的行为规律。     

脉石成分对铁矿球团还原膨胀性能的影响

研究了脉石成分对铁矿球团还原膨胀性能的影响.以纯铁矿物为原料采用压块-焙烧-还原方法进行的研究表明:纯赤铁矿团块的还原膨胀率明显大于纯磁铁矿团块;CaO、SiO2、MgO、Al2O3可显著降低赤铁矿团块的还原膨胀率;SiO2、MgO可在一定程度上降低磁铁矿团块还原膨胀率,CaO、Al2O3则使磁铁矿团块的还原膨胀率增大.在此基础上研究了赤铁精矿为主配加磁铁精矿制备的氧化球团矿的还原膨胀性能,确定了抑制球团矿还原膨胀的适宜添加物及其用量.对CaO导致球团异常膨胀的机理进行了探讨:在浮氏体还原成金属铁的过程中,固溶于铁氧化物晶格中的Ca2 会促进"铁晶须"的生成与发展,导致球团产生异常膨胀.     

MgO对铁矿石烧结过程中二次赤铁矿形成的影响

前人研究表明,二次赤铁矿是导致烧结矿低温还原粉化的主要因素,它的生成与烧结原料中MgO含量有关,但其影响机理尚不明确。通过热重法测定不同MgO和Fe_2O_3比例试样在升温-恒温-降温过程中质量变化,定量地了解MgO对Fe_2O_3向Fe_3O_4转变的影响。同时结合XRD分析和光学显微镜观察,揭示了矿物和相结构变化,研究了烧结过程中MgO对二次赤铁矿生成的抑制机理。结果表明,加入MgO后,它与Fe_2O_3反应形成了铁酸镁和含镁磁铁矿,前者促进了升温过程含镁磁铁矿生成,而后者低温下比磁铁矿更稳定,抑制了降温过程磁铁矿氧化,减少了二次赤铁矿的生成。因此,明确了加入少量MgO改善烧结矿低温还原粉化性能的主要原因。     

攀枝花氧化钠化球团还原膨胀机理的研究

通过实验研究,纠正或澄清了以前存在的有关浸钒后钠化球团还原膨胀的某些观点,阐明了若干规律。证明导致钠化球团还原粉化的原因与Fe_2O_3转变为Fe_3O_4过程中的体积变化无关,它是由内应力积累引起Fe_3O_4开裂造成的;粗晶粒Fe_2O_3还原时,易于积累应力,故较之细晶粒Fe_2O_3更易引起球团的异常膨胀;控制Fe_2O_3晶粒长大的主要因素是钠化剂添加量、焙烧温度以及钠化剂类型;提高球团开始还原的温度一般可以降低还原膨胀率。基于对机理的研究结果,主张应适当控制球团的氧化焙烧温度。在回转窑直接还原工艺中,应采用高温还原。若使用该类球团作高炉原料,则必须采取细磨降硅降钠方法以及对浸钒后球团施以其它辅助措施,否则无法从物理和化学性能上满足高炉对球团的要求。     

m(MgO)/m(Al_2O_3)对铁矿粉烧结矿相组成的影响

在准化学平衡条件下,通过相平衡实验研究了不同的m(MgO)/m(Al_2O_3)对含两种类型的Al_2O_3的铁矿粉烧结矿相组成的影响。利用X射线衍射及扫描电镜分别对试样进行了矿相组成分析和显微结构观察。实验结果表明:当温度为1300℃、二元碱度R=2.0时,含两种类型的Al_2O_3的铁矿粉主要矿相组成相近;随着m(MgO)/m(Al_2O_3)的增大,磁铁矿(Fe_3O_4)、硅酸盐(Ca_2SiO_4)、铁酸一钙(CaO·Fe_2O_3)等矿相含量有所升高;同时铁酸钙中固溶Al减少,铁酸钙形态由板片状向针状转变,并且产生富Mg的复合铁酸钙(SFCAM)。     

低硅含镁球团矿还原行为研究

本文研究了低硅含镁球团矿在900℃,CO气氛下的还原过程,并通过X射线衍射仪(XRD)和矿相显微镜测定了球团矿在不同还原度时的物相组成和显微形貌。研究结果表明:Fe_2O_3的还原顺序为Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO→Fe,当还原度由0%增加到10%时,Fe_2O_3被还原成Fe_3O_4,且球团矿由外向内均匀还原;当还原度由10%增加到50%时,Fe_3O_4被还原成FeO,并出现还原聚集现象,其原因是球团矿内部孔隙分布不均匀;此后大多数FeO还原为金属Fe。MgFe_2O_4的还原顺序为:MgFe_2O_4→Mg_(0.239)Fe_(0.761)O→Mg_(0.64)Fe_(2.36)O_4→Fe,其还原反应从球团矿还原度为30%时开始,主要原因是MgFe_2O_4较Fe_2O_3难还原。采用未反应核模型对球团矿还原过程进行动力学分析,得到球团矿在还原前期受界面化学反应控速,还原后期既不受混合控速也不受扩散控速。     

Fe-Zn-C-O体系中Fe和Zn的还原试验研究

通过TG-DSC,XRD等实验手段,并借助Factsage热力学软件研究C还原ZnO、Fe_2O_3的过程,分析了ZnO对Fe_2O_3还原的影响。结果表明:在904.5℃时,C还原ZnO可实现ZnO(s)→Zn(g)的热力学转变;在1 250℃时,C/ZnO(摩尔比)为1∶1.5的条件下,ZnO还原度达到97.3%;C还原Fe_2O_3分3个阶段进行,遵循Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO→Fe的还原规律;C还原ZnO+Fe_2O_3时,ZnO质量分数每增加10%,反应开始温度和最大反应速率对应的温度滞后20℃,ZnO对Fe_2O_3的还原有抑制作用。     

鲕状赤铁矿深度还原物相及结构的演化规律

为了研究深度还原过程中鲕状赤铁矿石物相及结构的演化规律,采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)考察了不同还原阶段还原样品的物相转化和微观结构变化,并建立了相应的深度还原机理和微观结构演化模型。结果表明,鲕状赤铁矿石深度还原过程中铁矿物按照Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO(Fe_2SiO_4,FeAl_2O_4)→Fe的顺序还原为金属铁,杂质组分则主要依据Fe-Al-Si-O→Fe-Ca-Al-Si-O→Ca-Al-Si-O的历程形成渣相;矿石鲕状结构按照由鲕粒边缘至鲕粒内部的空间顺序逐渐发生破坏,矿石微观结构演变过程可以分为边缘破坏、内部破坏、完全破坏3个阶段;金属相及渣相的形成与聚集生长是矿石微观结构破坏的直接动力。     

攀枝花球团矿的还原膨胀性能的研究

本文记叙了攀枝花氧化球团、钠化球团和水浸提钒球团还原热膨胀性能测定的实验室研究工作,为氧化球团高炉冶炼、钠化球团竖炉直接还原及水浸提钒高炉冶炼等工艺流程试验提供了必要的理论依据。本文认为判断正常膨胀和异常膨胀,除考虑最大线膨胀率和体积膨胀率外,应重视膨胀后的物理状态。氧化球团属正常膨胀,适于高炉冶炼;氧化钠化球团和水浸提钒球团为异常膨胀,不适于竖炉还原或高炉冶炼。 500℃至700℃间球团急剧膨胀发生在α—Fe_2O_3还原为Fe_3O_4阶段,钠盐对膨胀起着催化和粉化作用。钠化球团先磁化焙烧,水浸提钒球团采用预还原法,都是消除异常膨胀的有效措施,以保证竖炉还原或高炉冶炼的正常进行。     

烧结熔剂活性度及高温液相行为研究

使用指示剂滴定法和"座滴法"研究了烧结熔剂(生石灰、白云石)活性度及高温液相行为。结果表明:生石灰的活性度存在显著差异,生石灰活性度主要取决于"匀速滴定阶段"的活性度;活性度较高的生石灰与Fe_2O_3纯试剂反应的特征温度较低、特征温度区间较窄;石灰石与Fe_2O_3纯试剂反应的特征温度较生石灰低,这主要是由于高温下生成的CaO活性度更高;白云石与Fe_2O_3纯试剂反应的特征温度最高,这主要是由于MgO·Fe_2O_3阻碍了铁酸钙的形成;白云石与Fe_2O_3纯试剂反应后的试样出现了明显的分层现象,内层矿相以MgO形成的高熔点物质为主,外层矿相以低熔点铁酸盐为主。     

低硅含镁球团矿抗压强度及冶金性能

提高入炉原料品位降低硅含量,改善冶金性能是高炉精料的主要方向。研究了低硅球团矿的还原膨胀率及MgO对低硅球团矿抗压强度和冶金性能的影响。研究结果显示,低硅球团矿虽然具有品位高,脉石含量低等优点,但随着SiO2含量的降低球团矿还原膨胀率恶化,影响高炉冶炼。低硅球团配加含镁添加剂可以有效控制还原膨胀率,同时改善球团矿的还原度和熔滴性能。球团矿SiO2的质量分数低于2%时,还原膨胀率在60%以上;当MgO的质量分数提高到2.15%以上时,还原膨胀率能降到20%以下,但随着MgO含量的增加低硅球团矿抗压强度下降,需要提高焙烧温度,才能形成稳定的铁酸镁,改善抗压强度。MgO的质量分数为2.15%时,焙烧温度要提高到1 270℃,MgO的质量分数超过2.8%以上时,焙烧温度需要提高到1 300℃。     

高钠球团回转炉直接还原和脱硫

湿法浸钒后钛磁铁矿球团仍含残余 Na_2O 及 K_2O,这加剧了 Fe_2O_3→Fe_3O_4还原相变膨胀,导致球团严重粉化。钢铁研究总院等八个单位在北京实验厂的回转炉上采用新工艺,使粉化率降低到2.46%。本文通过沿炉身各点的球团、煤和料层及空间气体取样和测温、研究了氧化铁和硫在球团内的演变过程,明确了在本工艺条件下的脱硫历程是挥发脱硫→球团铁相反应吸硫→化学反应脱硫。并利用显微镜、X 光衍射,扫描电镜研究了钛磁铁矿球团还原过程的相变。     

添加熔剂对球团矿还原膨胀率的影响

在鞍钢现场的原料条件下,向铁精矿中添加含CaO、MgO等熔剂并研究其对原膨胀率的影响。结果表明:CaO恶化球团的还原膨胀性能,MgO能够很好地降低球团的膨胀率,并随着熔剂配比的增加而降低。当熔剂配比为1%时,镁石球团还原膨胀率指标最低,为11.83%,且比基准球团低1.2%;石灰石球团还原膨胀率指标最高,为14.93%且比基准球团高出1.93%。     

MgO和Al_2O_3含量对铁酸钙生成的影响

铁酸钙作为高碱度烧结矿的黏结相,对烧结矿冶金性能的影响极其重要。研究了其生成过程受MgO、Al_2O_3的影响。根据铁酸钙研究基础在CaO、Fe_2O_3固定配比原料中加入不同量的MgO和Al_2O_3,烧结后进行X射线衍射分析,并结合金相显微镜的观察,分析MgO、Al_2O_3的对铁酸钙生成的影响。研究表明:在0.5%～2.5%范围内,随MgO含量的增多,铁酸钙先增多后减少,在1.5%～2.0%取得最大值,且MgO含量为2.0%时,矿相结构较为理想;Al_2O_3可以促进铁酸钙中Fe_2O_3的固溶和二元铁酸钙中的液相生成,从而促进铁酸钙向复合铁酸钙转化。     

PVC与氧化铁氧化硅混合氧化物共热解过程解析

研究了二氧化硅及氧化铁的混合物(SiO_2含量20%)与PVC体系共热解的反应过程。利用TG-DSC监测不同质量比((Fe_2O_3+SiO_2)∶PVC=1∶9～3∶1)的混合物在加热过程中的失重情况,升温速率为10～50K/min。利用XRD和SEM-EDS表征各反应阶段的固相产物。结果表明,在升温至1 273K过程中,混合物失重过程分为3个阶段:第一阶段(室温～673K),Fe_2O_3被氯化还原生成FeCl2;第二阶段(673～793K),Fe_2O_3被还原成Fe_3O_4后,部分Fe_3O_4及FeCl_2被还原成Fe;而SiO_2以石英相存在,不参与任何反应,这两个阶段与纯PVC的裂解温度区间相对应;第三阶段(793～1 273K),Fe_3O_4被PVC裂解产物碳逐级还原成FeO与Fe,直至Fe_3C,在这一反应阶段SiO_2与FeO反应生成铁橄榄石,说明当FeO不存在时,SiO_2几乎不影响Fe_2O_3与PVC之间的反应。可以用廉价的赤铁矿替代氧化铁处理含氯废塑料。