含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明：焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.     

含碳球团竖炉直接还原试验研究

文中报告了９００～９７０℃下含碳球团竖炉直接还原热模拟试验的结果,试验结果表明：含碳４％～８％冷固结含碳球团的冶金性能,可以满足竖炉直接还原的要求;同时发现在含碳球团竖炉直接还原过程中,仍以气体还原为主,但固体碳直接还原的比例随温度升高而增加。并研究了含碳球团竖炉直接还原的规律和工艺参数。     

高铁铝土矿直接还原回收粒铁和氧化铝

 采用煤基直接还原熔分技术和氧化铝溶出的方法,研究了直接还原工艺对粒铁尺寸和粒铁收得率的影响,以及钙铝比[(w(CaO)/w(Al2O3))] 对渣相组成和渣中氧化铝的溶出影响。结果表明,当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7、[w(C)/w(O)]为1.4、还原熔分温度为1 450 ℃,还原熔分时间为20 min时,还原熔分过程中的粒铁尺寸最大,粒铁收得率也最高,粒铁尺寸和收得率分别为11.5 mm和93%。当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.0时,渣相组成主要以钙铝黄长石(Ca2Al(Al,Si)2O7)为主,当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.5时,渣相组成主要以钙铝黄长石(Ca2Al(Al,Si)2O7)、硅酸二钙(Ca2SiO4)和七铝十二钙(Ca12Al14O33)为主,当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7～1.9时,渣相组成主要以七铝十二钙(Ca12Al14O33)和硅酸二钙(Ca2SiO4)为主。当[(w(CaO)/w(Al2O3))]为1.7时,溶出时间为2.0 h时,氧化铝的溶出率最高,溶出率为87.5%,溶出率较0.5 h时提高了9.4%。因此,当渣系组成以七铝十二钙(Ca12Al14O33)和硅酸二钙(Ca2SiO4)为主时,更有利于氧化铝的溶出。     

含碳球团直接还原过程的数值模拟

基于质量守恒方程、能量守恒方程及化学反应速度式,建立了描述含碳球团直接还原过程的数学模型,用此模型所做的数值计算结果与试验结果基本吻合。数值模拟结果表明:影响含碳球团还原速率的最重要因素是炉温,含碳球团应在尽可能高的炉温下焙烧;虽然大球的还原速度开始阶段较慢,但焙烧时间足够长时,不论球大小,都可达到高金属化率;只有配碳量足够时才能获得较快的还原速率和较高的还原度。     

钒钛磁铁矿含碳球团直接还原试验研究

基于转底炉直接还原工艺,通过正交试验,研究了配碳量、还原温度、还原时间对钒钛磁铁矿含碳球团金属化率的影响,并对其影响规律进行了分析。结果表明:配碳量是影响金属化率最重要的因素,还原时间次之,还原温度的影响不显著。在配碳量为1.0、还原温度为1 350℃、还原时间25 min的工艺条件下,金属化率最高为94.59%。     

高炉瓦斯灰制含碳球团直接还原试验研究

通过试验对高炉瓦斯灰和氧化铁皮制得含碳球团的直接还原进行了研究,考察了不同还原气氛、球团中不同C/O、还原时间、还原温度对还原结果的影响。结果表明:高温下含碳球团在空气中直接还原就能获得很高的金属化率。当球团中C/O在1.2以上时,球团的金属化率在还原过程中一直增加,在1 350℃下还原30 min,球团的金属化率达到96.94%。球团金属化率的变化趋势表明球团在反应开始是由化学反应控速环节控制,而后逐渐向扩散控速环节过渡。在1 400℃下空气中还原30 min,球团中还原出的铁与渣完全分离。     

高铁铝土矿直接还原-溶出工艺

提出了一种以Na₂CO₃为添加剂、以煤为还原剂的还原分离方法,将原矿中铁的氧化物还原为铁单质粉末通过磁选分离回收,将水铝石矿物转化为铝酸钠溶出分离回收.通过单因素实验考察了还原温度、还原时间、Na₂CO₃用量和还原剂用量对粉末铁品位、铁回收率和氧化铝溶出率的影响,并用X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等方法研究了反应的过程和机理.通过正交试验优化了实验参数,获得的最优条件为还原温度1150℃,还原时间45 min,Na₂CO₃用量40.47%,还原剂用量11.9%;在最优条件下,粉末铁品位为95.88%,铁回收率为89.92%,氧化铝溶出率为75.92%.     

含碳预还原锰球团工艺研究

本文介绍了含碳预还原锰球团实验室丁艺试验结果及其分析与讨论,讨论了在高温还原氧化锰球团时碳化锰相出现的条件及影响含碳预还原锰球团强度的因素,并提出了提高球团强度的方法。     

钒钛磁铁矿含碳球团直接还原研究

以转底炉工艺为基础,在实验室模拟条件下,进行了钒钛磁铁矿含碳球团直接还原高温焙烧试验。通过XRD分析,讨论了配碳量(wC/wO)、还原温度、还原时间对球团金属化率和残碳量的影响。结果表明:随着还原温度的升高金属化率不断升高,而残碳量不断降低;在1 350℃之前,随着温度的升高,金属化率迅速升高,然后趋于平缓;当还原温度为1 350℃时,金属化率可达90%以上,随着还原时间的增加,球团的金属化率呈现先升高后降低的趋势,残碳量逐渐降低,还原时间为30 min时,球团的金属化率达到最大(91.37%);随着配碳量(wC/wO)的增加,球团还原速率加快,球团还原充分,球团的金属化率升高,当wC/wO为1.3时达到最大(94.28%)。     

粘结剂对含碳球团还原的影响

水玻璃已被证明是用于含碳球团的理想粘结剂，作研究了在９００～１２００℃、氮气氛中粘结剂（水玻璃）对含碳球团还原的影响。对实验数据进行了动力学分析，给出了理论解释，并指出了其在生产中的应用。结果表明：水玻璃可促进含碳球团还原。该还原反应由球团内矿粒层中的气相内扩散控制，加入水玻璃并没有改变这一限制环节，但可减少该环节的阻力。     

基于铝土矿配碳球团还原熔分过程的渣相组成

 试验采用煤基直接还原熔分技术和热力学分析手段,对高铁铝土矿含碳球团在还原熔分过程中的渣相组成机理进行了研究。试验结果表明,渣系碱度对粒铁的收得率和粒铁尺寸以及渣系组成有重要影响。当碱度为1.00、2.00、3.85时,粒铁收得率分别为91.55%、44.53%和88.48%,粒铁尺寸分别为15.50、7.00 和8.54 mm;熔分渣的相组成（质量分数）分别为55%A-34%CA6-6%C2AS-4%Fe、64%A-35%C2AS-2%Fe、24%C2S-62%C12A7-7%C2AS-4%C3AS3-3%Fe;当渣系碱度为3.85时,还原熔分渣系的组成主要为C2S和C12A7,两者质量分数约为85%;只有当混合物处在C2S到C12A7的渣线上或者渣线附近时（即[R]=3.85时）,冷却析晶的平衡相中才会出现C2S和C12A7。     

渣系碱度对含碳球团渣相组成和渣铁分离的影响

采用煤基直接还原熔分技术和FactSage热力学分析软件以及XRD分析手段,研究了渣系碱度wCaO/wSiO2对高铁铝土矿含碳球团渣相组成和渣铁分离效果的影响。实验结果表明,渣系碱度对含碳球团的渣系组成和渣铁分离效果有重要影响。当碱度为1.0和1.5时,粒铁尺寸最大,渣铁的分离效果最好,粒铁收得率分别为91.55%和91.86%;当碱度为0.5时,粒铁尺寸较小,渣铁分离效果较差,粒铁收得率为65.43%。当碱度为2.0时;粒铁尺寸最小,渣铁分离效果最差,粒铁收得率只有44.53%。XRD分析结果表明,当渣系碱度分别为0.5、1.0、1.5和2.0时,熔分渣的主要组成分别为α-Al2O3-CaAl2Si2O8、α-Al2O3-CaO·6Al2O3-Ca2Al2SiO7、CaO·6Al2O3-Ca2SiO4-Ca2Al2SiO7、Ca2Al2SiO7-Fe2SiO4。FeAl4O7、CaAl4O7以及金属铁在熔分渣中的含量较少。     

钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响因素

通过单因素实验考察了还原温度、还原时间及碳氧摩尔比(n_C/n_O)对钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响,结合扫描电镜照片解释了钒钛磁铁矿的还原机理.实验结果表明,适当升高还原温度、延长还原时间及增加碳氧摩尔比均可以促进钒钛磁铁矿的还原,并且金属化率随还原温度的升高先急剧升高而后趋于平缓,随着还原时间的延长及碳氧摩尔比的增加而先升高后降低,而残碳量随着反应的进行不断降低.当还原温度为1350℃,还原时间为30 min,碳氧摩尔比为1.2时,球团的金属化率达到最大值.通过扫描电镜照片可以看出,球团在还原过程中形成了铁连晶,并且在不同的还原条件下铁连晶的大小及形态不同.     

锌灰含碳球团直接还原试验

锌灰是热镀锌厂和电解锌厂生产过程中产生的一种副产品,主要成分为氧化锌,是生产直接法氧化锌的主要原料。传统的直接法氧化锌生产工艺落后,装备水平差,能源消耗高,资源回收率低。为了提高锌灰生产直接法氧化锌的绿色化水平,开发了锌灰含碳球团直接还原新技术。试验研究了不同工艺参数对锌灰含碳球团直接还原的影响关系,得到最佳的工艺条件为:还原温度为1200℃,还原时间为60min,煤粉配加量为20%,CaO配加量为4%。在上述工艺条件下,锌灰中氧化锌的还原率可以达到95.5%,显著提高了锌的回收率。     

温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原影响

对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原进行了研究。结果表明,1100℃以下时,提高温度可以显著提高球团金属化率;1100℃以上时,继续提高温度对球团金属化率影响不大。球团金属化率越高,磁选精矿铁品位越高。还原温度不仅显著影响球团的金属化率,还影响金属铁相的长大及磁选效果。因此,控制适宜的温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原至关重要。     

铁矿-生物质复合球团还原行为及还原动力学

通过分析生物质合成气气氛下,不同组分复合球团（添加和未添加生物质）的还原速率、还原度、表面微观结构和失重变化规律．对球团中添加生物质的作用机理以及含生物质球团还原过程的限制性环节展开研究．添加生物质的复合球团表面结构比无生物质球团疏松,孔隙率高,有利于后续还原的热质传递,增加产物还原度,降低反应活化能;复合球团的还原以收缩核方式进行,在1123~1323K温度范围内,界面化学反应是两种球团还原反应的主要控速环节;添加生物质后,有利于界面化学反应的进行．使得球团的还原表观活化能由95．448kJ·mol^-1降低到68．131kJ·mol^-1．