钒钛磁铁矿综合利用—流态化还原法(二)

化工冶金研究所于1973年接受了“流态还原焙烧钒钛磁铁矿”的任务,要求用天然气还原铁精矿,用水利发电熔化焙砂,再从熔渣中提取钒钛。流态化还原法的特点是将粉料精矿直接送入还原反应器,将还原后的粉料焙砂,不经压块制团,直接喷入电炉,熔化分离。这是一个全部用粉料的流程。     

钒钛磁铁矿直接还原工艺探讨

钒钛磁铁矿的直接还原是实现钒钛磁铁矿综合利用的关键,在总结钒钛磁铁矿煤基直接还原和气基直接还原研究现状的基础上,对煤基直接还原工艺和气基直接还原工艺在钒钛磁铁矿还原上的特点进行了对比分析。在此基础上,对可以规模化实现钒钛磁铁矿高效冶炼的气基竖炉直接还原工艺进行了分析,并探讨了适合我国资源特点的钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原工艺。     

过程工程所流化床直接还原技术研究进展

“双碳”背景下,钢铁工业亟待低碳重塑,氢气直接还原(常称为“氢冶金”)是国内外竞相研发的重要方向。流态化直接还原是过程工程所六十多年来一直坚持的研究方向。值此叶渚沛先生诞辰120周年之际,本综述回顾并概述了过程工程所在流态化直接还原基础理论和工业应用两方面所取得的一系列重要成果。基础理论方面包括颗粒间黏着力与分离力相互竞争黏结机制、聚团流化和慢速失流的发现、不同铁形貌析出机理和黏结特性,以及降低颗粒间黏结力(颗粒包覆改性、调控铁析出形貌)和增大颗粒间分离力(增强颗粒运动、增大颗粒尺寸、施加外场力)等一系列抑制黏结失流方法;工业应用方面包括100公斤/天流化床氢气直接还原、1吨/天钒钛磁铁矿流化床直接还原和千吨级钒钛磁铁矿直接还原-电炉熔分等中间试验,目前正在与鞍钢集团等单位合作开展全球首套1万吨直接还原铁/年流化床绿氢直接还原工程示范。谨以此文缅怀叶渚沛先生、郭慕孙先生等老一辈科学家,以期推动流化床直接还原基础理论和技术研发的进步,为钢铁工业低碳重塑贡献智慧和力量。要点：(1)还原过程颗粒黏结机理的揭示对突破黏结失流难题和提高还原效率具有重要的作用。(2)基于黏结机理和过程强化研究,建...     

钒钛磁铁矿含碳球团转底炉直接还原实验研究

对转底炉直接还原钒钛磁铁矿新工艺进行了实验研究,将钒钛磁铁矿精矿粉与煤粉等混合,采用压球机压球,并用石油液化气同空气混合燃烧牛成的热烟气干燥生球,通过正交实验考察C/O、焙烧时间和焙烧温度3个因素对金属化率与抗压强度的影响,得出最优的实验方案是:C/O为1.3,焙烧温度为1330℃,焙烧时间为25-min.通过XRD分析发现在金属化率较高的球团中存在假板钛矿.     

攀西钒钛磁铁矿资源高效冶金及清洁提取研究进展

攀西地区钒钛磁铁矿是我国重要的特色资源,但由于其Ti O2含量高,矿物相复杂,属于难冶炼矿石。早在1958年6月叶渚沛先生发表了《攀枝花含钛铁矿的紧急问题》的书面意见,其中“紧急问题”是突破某些国外学者的“用高炉冶炼这种矿石成功的希望甚微”的框框,依靠国内的科研力量攻克攀西地区钒钛磁铁矿高炉冶炼的难题。在全国各相关行业的大力协作攻关下,我国已成功突破了攀西地区钒钛磁铁矿高炉冶炼的难题,并进一步提升了强化冶炼的水平,整体达到世界领先水平。近年来除冶炼水平不断提升外,在资源综合利用水平提升方面也进行了大量具有原创意义的研究工作。重庆大学是国内最早开展钒钛磁铁矿冶炼和综合利用研究的单位之一,多年来始终把钒钛磁铁矿冶金及资源高效利用作为冶金学科首要的研究方向,对高炉冶炼钒钛磁铁矿的独特工艺进行了较系统的理论与工艺研究,形成了鲜明的研究特色。近年来围绕高炉高配比钒钛磁铁矿冶炼技术、含钛高炉渣提钛和大型电炉钛渣冶炼技术以及钒资源高效清洁提取技术等方面与企业紧密合作,在理论和实验研究方法上进行突破,取得了良好的进展。本综述就近年来重庆大学在攀西钒钛磁铁矿高效冶金及清洁提取方面所做的工作,进行简要介绍...     

富钒钛的铁烧结矿还原过程中微观结构变化EI北大核心CSCD

在实验室模拟高炉条件下研究钒钛烧结矿还原过程。通过扫描电子显微镜和光学显微镜观察钒钛烧结矿中微观结构变化;采用X射线衍射仪测定钒钛烧结矿不同温度下的物相结构。结果表明：500～1000℃时钛赤铁矿还原成钛磁铁矿,并且此阶段生成的钛铁晶石及一些难还原的固溶体增加了后续还原难度;1000～1300℃时钛磁铁矿还原成富氏体（FeO）,富氏体还原成金属铁;1400℃以后钒钛烧结矿内部初渣大量生成,炉料熔化滴落。     

富钒钛的铁烧结矿还原过程中微观结构变化

在实验室模拟高炉条件下研究钒钛烧结矿还原过程。通过扫描电子显微镜和光学显微镜观察钒钛烧结矿中微观结构变化:采用X射线衍射仪测定钒钛烧结矿不同温度下的物相结构。结果表明:500～1000℃时钛赤铁矿还原成钛磁铁矿,并且此阶段生成的钛铁晶石及一些难还原的固溶体增加了后续还原难度;1000～1300℃时钛磁铁矿还原成富氏体(FeO),富氏体还原成金属铁;1400℃以后钒钛烧结矿内部初渣大量生成,炉料熔化滴落。     

钛渣微晶玻璃晶化工艺的研究

１前言我国攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛矿资源,经过冶金科技工作者多年的努力,创造出高炉治炼磁铁矿新技术,使得高钛型钒钛矿冶炼成为可能。然而由此产生了大量含ＴｉＯ２的高炉钛渣。目前,还没有找到较好的途径来处理这些钛渣,其直接堆放在露天中,占据了大量的土...     

搅拌流化床中超细氧化铁粉流态化及还原实验研究

在内径50 mm的搅拌流化床内进行了平均粒径239 nm的氧化铁粉的流态化及氢气还原实验. 结果表明,床中氧化铁颗粒以聚团鼓泡形式实现完全流化,最小流化速度为0.025 m/s,最大床层膨胀比为2.0. 在500℃下用氢气还原该氧化铁粉的反应过程为：Fe2O3?Fe3O4?Fe,Fe颗粒的粒径比Fe2O3小,有颗粒烧结现象,由Fe引起的颗粒烧结和粘结作用可能导致失流. 与普通流化床相比,搅拌能使流化时间由3 min延长至15 min,使失流时样品的金属化率由15%提高至76%.     

攀枝花钒钛磁铁矿深还原渣酸解工艺研究

在攀钢开发的非高炉冶炼钒钛磁铁矿的新流程中,钒钛磁铁矿转底炉直接还原渣铁分离部分完成了工业试验,获得了含钒铁水和含二氧化钛质量分数为43%左右的深还原渣。对深还原渣的化学成分及物相特点进行了分析,系统研究了预处理、酸矿质量比、反应酸质量分数、引发温度、熟化温度等因素对深还原渣酸解率的影响,找到深还原渣的最佳酸解工艺参数,为采用硫酸法回收深还原渣中的钛奠定了基础。实验结果表明,深还原渣经预处理,其酸解率较未处理高出10%左右。预处理后的深还原渣最佳酸解条件:酸矿质量比为(1.7~1.8)∶1,反应酸质量分数为88%~89%,引发温度为100~120℃,熟化温度为220℃。     

添加Fe2O3对碳热还原含钛高炉渣的影响

以攀枝花含钛高炉渣为原料,针对碳热还原含钛高炉渣的还原产物TiC晶粒粒径较小而难以分离的问题,在原料中添加不同比例的Fe2O3促进TiC与渣相分离. 结果表明,原料中加入Fe2O3后,还原产物中Fe在渣中呈弥散分布,渣中TiC晶粒依附Fe相生长. Fe2O3添加量为5wt%时,依附于Fe相形核长大的TiC明显沉降,富集于还原产物底部,含钛高炉渣还原产物中TiC初步富集.     

CLEAN PRODUCTION AND SMELTING REDUCTION TECHNOLOGY

Clean Production is the best method for iron-steel making industry to eliminate pollution thoroughly. In order to achieve this object, smelting reduction technology should play the key role. Furthermore, process integration method can be used to solve the problem of residual gas utilization by integrating smelting reduction process with direct reduced iron unit, gasoline, methanol or dimethyl ether synthesis unit, etc. A new smelting reduction process has been proposed which can be constructed on the present plant site. Since this process can directly treat the lump coal and iron ore fines, it reduces st6ps necessary in traditional blast furnace process and Corex smelting reduction process.     

中国钛资源综合利用技术现状与新进展

中国钛资源综合利用的关键技术包括大规模制备富钛科技术、高钙镁富钛料直接氯化制备TiCl4技术及TiCl4氧化制备金红石型钛白粉技术。分析了国内外钛资源综合利用技术现状及发展趋势,并介绍了转底炉制备高钛渣技术;快速流化床氯化制备四氯化钛技术以及解决氧化反应器结疤问题的新思路。     

难选铁矿流态化磁化焙烧研究进展与发展前景

我国有大量常规选矿方法难以利用的铁矿石资源,实现其利用可增加我国铁矿石资源可利用量,缓解铁矿石供应紧张的局面,提高铁矿石供应安全的保障程度。磁化焙烧-磁选是难选铁矿石利用的重要方法,流态化磁化焙烧是近年来研究的热点。本文综述了磁化焙烧原理、竖炉及回转窑磁化焙烧的技术现状及存在问题,介绍了流化床磁化焙烧发展历史和研发现状,着重总结了低温流态化磁化焙烧在焙烧动力学、过程强化、反应器模拟、关键技术研发及产业化示范方面的研究进展,分析了其在褐铁矿、菱铁矿、赤铁矿及含铁尾渣利用方面的发展前景。     

转底炉还原炼钢含锌粉尘球团的数值模拟

针对某钢铁厂处理含锌粉尘的转底炉直接还原工艺,建立了描述炉膛气体流动、燃烧和传热过程及炉内含碳球团理化反应和传热过程的数学模型,采用实际生产用球团在高温硅钼炉内进行还原实验验证模型的可靠性,得到转底炉炉膛内温度场、流场、压力场及球团内部的温度和组分分布,分析了转底炉主要操控参数对产品铁金属化和脱锌指标的影响. 结果表明,炉气流速沿流动方向逐渐增大,炉温最高点出现在还原二段(接近1350℃),球团还原20 min出炉后铁金属化率和脱锌率分别达77.9%和92.7%;要使产品铁金属化率达70%,生球碳氧摩尔比不得低于0.9,而配碳量对脱锌率影响不大;煤气供给减少1%将使产品铁金属化率和脱锌率分别降低0.8%和1.3%,二次风欠供20%时二者分别下降14%和24%;球团中锌还原脱除后在炉气中再次氧化,可通过转底炉烟气除尘系统将富锌粉尘回收并用于有色行业炼锌.     

钛精矿的流态化高温碳化低温氯化生产四氯化钛

以钛精矿、碳和Cl2为原料,采用流态化的生产技术,通过气流加热碳使碳的比表面积大于20m2/g,把非多孔型无烟煤在流化床中与空气在500～600℃的高温下进行处理,直到形成多孔状,以380～400℃的低温的条件下,同样用流化床将钛精矿与碳进行100:30的混料后与氯气反应,能够实现四氯化钛(TiCl4)的制备。该方法解决了原料中CaO和MgO在床层中大量积累,并导致沟流出现,破坏流化状态,既避免沸腾氯化对原料的苛刻的要求,也解决了H2SO4法生产的废液环保问题。为解决攀枝花高钙、镁的钛资源利用提供了一个可行的途径。     

铁矿石粉循环流化床煤基直接还原的实验研究

在小型循环流化床中对铁矿石粉在氮气气氛下用大同煤粉直接还原进行了实验研究,在800~950℃考察了反应温度对铁矿石粉的还原程度及还原产物微观结构的影响. 结果表明,随反应温度提高,铁矿石粉还原产物的金属化率及还原度均增加,800~850℃时增幅较大,850~900℃时增幅平缓,900~950℃时又出现较大增幅,950℃时达到63%的金属化率和87%的还原度;与还原前的铁矿石粉相比,还原产物的比表面积和总孔体积在800℃时均增加,而在其他温度时均减小,对应的平均孔径变化规律则相反.     

UG-260/9.8-M2型CFB锅炉改造

通过对UG-260/9.8-M2型CFB锅炉进行分析,发现在调试、运行期间存在锅炉本体晃动较明显、床料流化不均、播煤不均,返料不畅等问题。为了解决这些问题,主要采取了以下措施:增加止晃装置膨胀间隙和数量、对布风板耐火材料重新浇筑、增加播煤风量、改造回料器进风管及风帽等。改造后的锅炉运行表明锅炉本体无明显晃动,炉膛内物料流化均匀,播煤均匀且返料正常。