依靠科技进步 提高球团工艺技术水平

根据金属化球团生产工艺转产氧化球团生产工艺的实际情况,对造成球团生产高能耗、低效率、低效益的工艺状况进行了重点分析;阐述了在转产氧化球团生产的10年中,首钢球团厂充分依靠技术进步,不断加强对工艺设备的完善和改造,并以风系统改造、球团尾料的闭路回收、窑衬使用寿命的有效提高、配料和喷煤实现自动化控制为重点,不断提高工艺设备性能,最终使工艺技术水平得到全面提高;同时阐述了通过10年的技术改造,各项经济技术指标均取得了明显进步,目前已形成年产70～80万t的氧化球团生产能力.     

钒钛磁铁矿金属化球团生产工艺参数试验研究

针对攀钢资源综合利用中试线转底炉还原生产金属化球团工艺控制参数的需求,开展了钒钛磁精铁矿含碳球团实验室条件下的还原规律及基本还原参数探索,确定了试验控制参数,为转底炉工业化生产金属化球团工艺参数的选取提供了依据,基本满足了转底炉实际生产的需要。     

钒钛磁铁矿金属化球团生产工艺参数实验研究

针对攀钢资源综合利用中试线转底炉还原生产金属化球团工艺控制参数的需求,通过正交实验,开展了钒钛磁精铁矿含碳球团的实验室条件下的还原规律及基本还原参数探索,摸清了实验控制参数,为转底炉工业化生产金属化球团工艺参数的选取提供了依据,基本满足了转底炉实际生产的需要。     

钛磁铁矿球团预还原与熔分关系试验研究

以钛磁铁矿、煤粉和氧化钙为原料, 研究了矿粉粒度、加水量以及制球压力对球团落下强度、抗压强度的影响, 确定了最佳制球条件。根据铁矿石的直接还原和熔分原理, 研究了热量和金属化率对含碳球团熔分的影响。900 ℃以下, 球团金属化率极低, 只有热量对熔分产生影响; 1 000 ℃以上, 球团金属化率较高, 热量和金属化率共同对熔分产生影响。钛磁铁矿含碳球团的最佳制球条件为: 粒度0.075~0.106 mm, 加入水量8%, 制球压力4 MPa。通过对预还原1 000~1 300 ℃的球团进行熔分试验分析发现, 随预还原温度升高, 球团金属化率提高, 熔分时间变短。     

钛精矿制取富钛料新工艺

针对攀钢钛精矿采用回转窑直接还原技术 ,借助于添加剂的催化作用 ,使钛精矿中铁氧化物充分还原并能促使铁晶粒长大 ,实现了 Fe和 Ti在磨选过程中的高效分离 ,成功地开发了钛精矿制取富钛料的新工艺。扩大试验结果表明 ,在添加剂 KS用量 5 % ,粘结剂用量 1% ,球团经70 0℃预热 15 min后 ,在回转窑“火力模型”中还原 ,其适宜工艺参数为 :高温还原温度 110 0℃ ,高温还原时间≥ 2 10 min,C/ Fe为 2 .2左右 ,填充率 2 0 %左右 ,所得钛精矿金属化球团的金属化率 >92 % ,金属化球团经破碎、磨矿、磁选 ,得到磁性物 TFe>81% ,回收率 >86 % ;富钛料 Ti O2 >74 % ,回收率 >90 %。     

新西兰海沙矿含碳球团成型、还原实验研究

研究了新西兰海沙矿含碳球团冷固结成型和直接还原性能, 结果表明, 球团的抗压强度随粘结剂加入量的增加先增加后减小, 随成型压力增加而增加。对比了A、B两种粘结剂的使用效果, B粘结剂制成的球团抗压强度高于A粘结剂的, 在成型压力为18 MPa时, 加入6%的B粘结剂制成的球团抗压强度可以达到2 642 N; 但不同粘结剂对还原结果影响不大。相同还原时间下, 温度越高, 金属化率越高; 增加还原时间金属化率也随之增加。球团中C/O为0.8～1.4时, 还原初期(15 min内)对球团还原金属化率影响不大; C/O小于1.0, 还原25 min后, 金属化率增加较少, 甚至出现二次氧化; C/O大于1.2,金属化率随时间增加一直增加。直接还原实验最佳结果是, 1 350 ℃下弱氧化气氛中, C/O为1.4, 还原30 min, 此时金属化率为94.7%。     

钒钛磁铁精矿含碳球团直接还原工艺分析

采用煤基直接还原技术研究了钒钛磁铁矿含碳球团直接还原工艺, 考察了还原工艺条件及硼砂添加量对球团金属化率的影响, 并通过对不同温度下所得还原产物进行XRD分析, 得出了钒钛磁铁矿直接还原过程的相变历程。研究结果表明, 适当提高还原温度、配碳比和反应时间均有利于提高球团金属化率。在自然碱度下, 还原温度1 300 ℃、还原时间30 min、C/O=1.4时, 金属化率达到96%。向含碳球团中添加适量硼砂, 可以促进钒钛磁铁矿的还原。XRD分析结果表明, 铁氧化物主要经历Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe的还原过程, 而钛氧化物主要经历Fe₂TiO₅→Fe₂TiO₄→FeTiO₃→Ti₂O₃、TiO₂、Ti₃O₅、TiO的还原过程。     

高硅含铁镍渣还原制备珠铁研究

为了有效回收镍渣中的铁,以石墨为还原剂,配加适量氧化钙压制成球团,采用直接还原工艺制备珠铁。探讨了还原时间、温度及碱度对球团还原、渣铁分离、金属化率的影响。结果表明,镍渣配碳球团在温度1 400 ℃、碱度0.8、还原时间12 min条件下,球团还原产物中渣铁分离良好,铁金属化率达93.89%,还原反应活化能为199.64 kJ/mol,反应速率由碳的气化反应控制,还原分离后的珠铁有望替代部分废钢用作电炉炼钢原料。     

80kVA交流电炉熔分铜渣选尾料金属化球团提取铁合金实验研究

铜渣选尾料是铜冶炼炉渣经过选矿工艺处理后产出的尾料,其中赋存丰富的Fe、Ni、Cu、Cr等有价金属。本文以回转窑还原焙烧后得到的铜渣选尾料金属化球团为研究对象,采用80kVA交流电炉进行熔分实验,研究了额定工况下还原剂、助熔剂、沉降时间等不同工艺条件对Fe、Ni、Cu等金属回收率的影响,以及金属化球团熔分过程主要元素的迁移规律。结果表明,经回转窑还原得到的铜渣选尾料金属化球团在1530℃、熔剂率18%、沉降时间30min工艺条件下进行电炉熔分可有效回收铁、铜等有价金属,获得高品位铁合金产品,Fe回收率达95%以上,镍、铜回收率分别达到38%和71%。元素走向分析表明S、Pb、As等杂质元素会不同程度进入合金。     

铁碳复合球团直接还原试验研究

根据转底炉工艺高温快速还原的特点, 在实验室模拟生产条件, 以烧结常用铁矿粉和还原剂(焦粉或煤粉)为原料进行了压球直接还原试验研究, 讨论了焙烧温度、C/O摩尔比、焙烧时间、球团粒径等工艺参数对球团还原后金属化率和强度指标的影响, 并对不同原料条件下焙烧特性进行了基础研究。结果表明, 在焙烧温度1 350 ℃、C/O比1.15、焙烧时间25 min、球团粒径25 mm条件下金属化率达到85.33%, 球团抗压强度达到2 240 N/个。     

无烟煤转底炉直接还原铜渣回收铁、锌研究

以无烟煤作还原剂,经过配料、圆盘造球、转底炉直接还原和磨矿-磁选工艺流程,从国内某铜渣中回收铁、锌,先后进行了基础实验和中试研究。所得最佳还原条件为:铜渣∶无烟煤∶石灰石∶工业纯碱=100∶21.5∶10∶1,还原温度1 280 ℃,还原时间38 min;转底炉排出的金属化球团的磨选条件为:一段磨矿细度-0.074 mm粒级占75.88%,磁场强度143.31 kA/m,二段磨矿细度-0.074 mm粒级占62.89%,磁场强度95.54 kA/m。基于上述条件经过转底炉直接还原流程,金属化球团磁选得到金属铁粉TFe品位92.38%,铁回收率88.39%;布袋收尘系统所得粉尘中氧化锌含量为74.25%。机理研究表明,铜渣中的硅酸铁和磁铁矿经过转底炉还原后转变为金属铁,易于通过磨矿-磁选的方法回收。     

窑法磷酸工艺中球团内碳还原剂烧损的抑制

针对窑法磷酸工艺中球团内碳还原剂烧损，致使Ｐ２Ｏ５收率降低问题进行了研究，分析了球团内碳还原剂的烧损过程。试验结果表明，采用球团外包保护层，可防止球团内碳还原剂烧损，提高Ｐ２Ｏ５的收率，球团中磷的还原率达到８１７％。     

高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原提铁降磷研究

为了模拟转底炉直接还原高磷鲕状赤铁矿过程,采用顶部辐射加热的马弗炉对含碳球团进行了直接还原研究,考察了焙烧温度、焙烧时间、含碳球团层数对还原效果的影响。结果表明,最佳焙烧条件为:转底炉高温区焙烧温度1 150℃、转底炉转动一周时间60 min、含碳球团层数为2层(约36 mm),在此条件下进行了转底炉直接还原工业化实验,获得Fe品位92.34%、Fe回收率82.26%、P含量0.08%的还原铁产品。机理研究表明,从顶层到底层的球团,传质传热变弱,还原铁铁回收率逐渐降低,而氟磷灰石呈现由大部分还原到几乎不还原的规律。     

水淬铜渣中铁组分强化还原改性

采用低温强化还原改性-高温熔分工艺回收水淬铜渣中的铁。在热力学分析基础上, 系统研究了还原剂和添加剂对强化还原改性过程的影响并进行了理论分析。研究表明, 调整炉渣碱度和改变炉渣物相组成, 改善了还原反应动力学条件, 破坏了Fe-O-Si的致密结构, 将化合态的铁转变为单质形式的金属铁, 同时CaO与SiO₂结合形成CaO·SiO₂, 铁颗粒聚集成较大晶粒, 起到了还原改性的效果, 初步实现了铁硅分离, 为后续高温熔分过程创造了条件。铜渣强化还原改性的优化工艺参数为:还原温度1 250 ℃, 时间30 min, C/O比1.5, 碱度0.6, 炉渣Al₂O₃含量13%, 在此条件下, 获得金属化率为88.43%的金属化球团, 有利于后续高温熔分工艺的进行。     

钒钛海砂矿转底炉直接还原研究

针对印尼钒钛海砂选矿后的精矿,采用转底炉直接还原—电炉熔分工艺,先后完成了小型基础试验研究和中试试验。得到最佳的条件是,m（海砂精矿）:m（兰炭）:m（膨润土）:m（有机粘结剂）=100:25:3:1,含碳球团3层（54 mm）,还原温度1 260℃,还原时间30 min,中试得到球团平均金属化率88.63%,球团中剩碳4.81%。将金属化球团热装入300 kVA的直流电炉进行冶炼,得到含钒铁水,铁水中铁品位96.25%,钒品位0.443%,铁与钒回收率分别为99.64%和88.96%,炉渣中TiO₂品位38.86%,钛回收率为98.95%。结果表明,转底炉直接还原—电炉熔分处理海砂精矿技术上可行。      

某高品位磁铁精矿球团预热-煤基直接还原研究

为了了解高品位铁精矿球团的预热及煤基直接还原特性,以某高品位磁铁精矿为原料,对添加有机添加剂的球团进行了预热及直接还原工艺条件研究,并对确定条件下的DRI球团进行了性能表征。结果表明：①预热球团的抗压强度随预热时间的延长和预热温度的升高而增大,要获得抗压强度为1 000 N/个的预热球团,1 100 ℃下需预热14 min。②1 100 ℃预热14 min的抗压强度为1 000 N/个的预热球团在C、Fe质量比为1.5,温度为1 100 ℃,时间120 min的条件下进行还原,可获得铁品位为94.12%、金属化率为98.64%的DRI球团。③DRI球团中仅呈现金属铁的衍射峰,中心金属铁互连紧密,金属键桥发育充分,铁晶粒粗大,球团边缘更明显,该有害元素含量极低的特极DRI是冶炼特殊钢、制备粉末冶金铁粉及高纯铁的优质原料。④预热球团具有足够的抗压强度不仅是回转窑安全运行的重要保证,而且对直接还原速率有明显影响,适宜采用1 100 ℃预热14 min抗压强度为1 000 N/个左右的预热球团。     

钒钛磁铁矿球团颗粒在回转窑中的运动过程模拟及特征分析

对钒钛磁铁矿矿料颗粒在回转窑中的运动行为进行了模拟研究,结果表明,颗粒在下滑后又上升的过程中会出现概率累积,形成离散料堆现象,使矿料颗粒沿轴向波动式分布,反应区域内可分为9个波动周期,平均周期长度0.666 m。结合吸热还原反应焓变的计算结果可知,单个周期内能量波动幅度占反应焓变平均值的29.79%,在反应时间500 s内,单个周期内的平均波动能量为 = 25.58 MJ,容易引起能量失稳。可通过对矿粒球团采用细煤粉附着配碳和外配碳球团混合的方式进行直接还原铁生产,以削弱能量波动,缓冲局部过热,使还原过程顺利进行。     

以铁鳞为原料的预烧钡铁氧体球团中杂相的形成机理及其解决办法

对采用铁鳞为原料在回转窑中预烧钡铁氧体时影响产品质量的原因进行了工艺矿物学研究。发现了钡铁氧体球团内钡迁移和除所期望的M型铁氧体相BaFe_(12)O_(19)外,还形成了杂相~*的现象,用模拟实验结果进行了机理解释,并据此提出了解决办法.为打通该新工艺提供了基础。有关球团在进入高温区之前应尽量将球团内的FeO氧化完全以及注意窑内气氛控制等建议已为工艺采纳。这是成功地运用工艺矿物学解决工艺存在问题的典型事例。     

铁矿氧化球团气基直接低温还原粉化行为研究

铁矿氧化球团在还原过程中的破裂、粉化会严重影响生产的正常进行。研究了还原温度和还原气氛对氧化球团直接低温还原粉化性能及还原后球团抗压强度的影响,并以还原后球团内部的Leica DMRXP显微图片为依据,分析了球团的粉化行为。结果表明：气基直接还原温度从450 ℃提高到550 ℃,RDI+6.3和RDI+3.15下降、RDI-0.5上升,当还原温度进一步提高到600 ℃时,RDI+6.3和RDI+3.15开始回升、RDI-0.5开始降低;H2与H2+CO的体积比升高,RDI+6.3和RDI+3.15上升、RDI-0.5显著下降;温度及气氛对还原球团抗压强度的影响规律与对低温还原粉化率的影响规律相反,即还原粉化率降低时抗压强度升高,还原粉化率升高时抗压强度降低。     

某钢铁厂除尘灰强化造球试验研究

将某钢铁厂的4种除尘灰根据现场实际产灰情况配成混合灰,通过在母球长大阶段喷洒按中南大学专利技术制备的纤维化膨润土矿浆进行强化造球,并与常规造球进行对比。试验结果表明：对于普通膨润土用量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的各种母球,强化造球均能显著改善球团性能。以普通膨润土用量为2.0%的母球为例,此时所得强化球团与常规球团相比,膨润土总用量仅增加0.05个百分点,而生球的落下强度和抗压强度可分别从18.3次和19.2 N/个提高到21.2次和21.7 N/个、爆裂温度可从240 ℃提高到274 ℃,干球的抗压强度可从68 N/个提高到76 N/个、粉化率可从0.78%降低到0.51%,从而很好地满足转底炉还原工艺对球团质量的高要求。