含碳铬矿球团的预还原和熔分研究

以3种典型的铬矿为原料，生产铬的质量分数为zo％～40％的铁水为目标，对含碳铬矿球团在1300℃温度下还原30min，然后在1550-1600℃温度下恒温10min，进行渣金分离。考察了球团铬铁比(Cr2O3／FeO)对铁水铬含量和铬收得率的影响，试验结果表明：用南非UG2生产的铁水铬含量最高，而印度铬矿具有最少的渣量。3种铬矿的铬收得率较低，约60％～75％，其原因是由于熔分时间较短，高Al2O3和高MgO渣的熔点较高，表面张力较大，影响渣金分离。     

不锈钢粉尘含碳球团还原机理的探讨

为研究不锈钢粉尘含碳球团的还原机理,比较了含碳球团熔化速度和其中金属还原速度的相对大小,结果表明球团的还原速率大于熔化速率,渣对还原和熔化速度都有促进作用,含碳球团在AOD炉的第一个还原阶段末期加入时,金属的还原率最高。通过分析碳在渣和钢液间的迁移规律确定了碳有向渣中迁移的趋势;并估算了渣的粘度约为0.254Pa.s,渣钢间界面张力约为490mN/m。     

氧化锌球团还原的机理研究

采用等温法研究了纯氧化锌配加石墨碳粉制成含碳氧化锌球团的还原动力学 ;考察了坩埚尺寸对氧化锌还原的影响 ;并研究了铝浴条件下对含碳或不含碳氧化锌球团还原的影响。结果表明 :根据Arrhenius方程计算出 ,当碳气化反应和界面还原反应为限制环节时 ,在 12 73～ 14 2 3K下其活化能分别为 3 7 615kJ/moL和 43 192kJ/moL ,碳还原氧化锌的还原速度由气相扩散所控制 ,12 73～ 14 2 3K下其活化能为 46 5 48～ 5 3 2 80kJ/moL ,含碳球团在大坩埚中的还原速度快 ,有铝浴存在的还原速度快 ;在 12 73～ 15 2 3K下铝浴与氧化锌球团 (不含碳 )基本不发生还原反应     

转炉四元熔渣中锰矿含碳球团熔化行为模拟研究

采用实验模拟与数值模拟相结合的方法,对锰矿含碳球团在转炉4元熔渣(51CaO-16SiO_2-10MgO-23FeO)中的熔化行为进行研究。结果表明,锰矿含碳球团在熔渣中还原时生成了固态产物层,减少固态产物层的厚度和存在时间,能加快球团在熔渣中的还原速度;基于一维非稳态导热微分方程建立了含碳球团熔化过程的数值模型,模型计算与实验结果能较好吻合;采取不同条件进行模拟计算发现,当熔渣温度为1 600℃时,假设固态产物层不存在,球团还原时间可缩短35%左右;对锰矿含碳球团进行预热、适当缩小球团直径及降低还原产物熔点均能减少固态产物层存在时间,从而提高球团还原速度。     

冶金尘泥含碳球团直接还原机制的试验研究

以气固反应相继发生动力学模型为基础开展冶金尘泥含碳球团直接还原试验,考察还原速率、还原率以及还原气氛等表征还原特性的特征参数在整个还原过程的变化,研究冶金尘泥含碳球团的还原行为及过程的作用机制。结果表明:冶金尘泥含碳球团的还原过程由孕育启动期、快速反应期和反应结束期组成,反应进程快,3～5 min就能达到碳气化和铁氧化物还原剧烈进行的温度。在1 270℃以下,升高温度对含碳球团还原有明显加速作用,但进一步提高温度,球团n(C)/n(O)((C、O摩尔比))及球团中碳的消耗对还原过程的影响更为显著,表现在最大还原速率维持时间延长,还原率大幅提高。碳气化反应是含碳球团还原过程最重要的环节,其反应生成的CO决定了铁氧化物还原反应物的供给速度。反应过程处于明显的还原性气氛中,气氛中CO_2来自于部分CO的进一步氧化,其含量多少取决于气氛中CO的数量和反应的进程。     

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.      

含碳球团熔融渗碳机理

使用CaO-SiO_2-Al_2O_3合成渣与磁铁矿、石墨粉制备含碳球团,考察了球团中渣相成分、渣量以及碳含量对铁水渗碳量的影响,并探讨了含碳球团内铁的熔融渗碳行为和机理。结果表明,熔融渗碳分为熔融还原渗碳以及铁熔体聚合过程渗碳2个阶段,前一阶段熔渣中Fe2+含量与铁的渗碳量处于动态平衡过程,主要受熔渣化学成分的影响;后一阶段的渗碳过程决定铁的物理渗碳极限,主要与铁、碳颗粒的接触条件有关,且熔渣中Fe2+的还原极限与渣相碱度和SiO_2绝对含量有关,铁的熔融渗碳量(质量分数)可以达到4%左右,满足铁锍分离要求。     

提钒尾渣含碳球团电弧炉熔融还原热力学分析与试验

对提钒尾渣中钒、铬氧化物碳热还原热力学进行分析计算,结果表明,钒氧化物的还原顺序为:V2O5→VO2→V2O3→VO→VC→[V],铬氧化物的还原顺序为:Cr O3→Cr O2→Cr2O3→Cr4C→[Cr]。采用50 k VA电弧炉进行提钒尾渣含碳球团进行熔融还原,考察了配碳量和碱度对钒铬在渣铁间的分配比和铁、钒、铬回收率的影响。试验结果表明:随着配碳量的增加,钒、铬在渣铁间分配比增加,铁、钒、铬的回收率下降;随着碱度的增加,钒、铬在渣铁间分配比下降,铁、钒、铬回收率升高;提钒尾渣电弧炉熔融还原较适宜的配碳量为12%~14%,较适宜的碱度为1.0~1.1,在此条件下,铁、钒、铬的回收率可达90%以上。     

转炉四元熔渣中锰矿含碳球团焰化行为模拟研究

采用实验模拟与数值模拟相结合的方法,对锰矿含碳球团在转炉4元熔渣（51CaO-16SiO₂-10MgO-23FeO）中的熔化行为进行研究。结果表明,锰矿含碳球团在熔渣中还原时生成了固态产物层,减少固态产物层的厚度和存在时间,能加快球团在熔渣中的还原速度;基于一维非稳态导热微分方程建立了含碳球团熔化过程的数值模型,模型计算与实验结果能较好吻合;采取不同条件进行模拟计算发现,当熔渣温度为1 600℃时,假设固态产物层不存在,球团还原时间可缩短35%左右;对锰矿含碳球团进行预热、适当缩小球团直径及降低还原产物熔点均能减少固态产物层存在时间,从而提高球团还原速度。     

铬矿熔融还原不锈钢直接合金化的热力学分析

 针对铬矿熔融还原法不锈钢直接合金化工艺中的热力学问题,利用热力学参数状态图、化学反应等温方程式等进行了理论分析和计算,为在转炉中用铬矿实现钢的直接合金化的热力学可行性提供了理论依据。结果表明：转炉内用铬矿熔融还原直接合金化是可行的,且必须外加还原剂;增加渣中(Cr2O3)含量,适当提高碱度,可以降低(Cr2O3)开始还原温度;渣中铬氧化物以(CrO)形态存在时,开始还原温度较低;(FeO)含量越低,(Cr2O3)开始还原温度越低。     

赤泥含碳球团还原动力学

在900~1 200℃范围内,通过还原失重试验研究了赤泥含碳球团的还原特性。结果表明,还原得到的金属化球团中铁元素总含量在60.7%以上,金属化率在83.48%以上。赤泥含碳球团的金属化率和还原速率均随温度的升高而增大,赤泥含碳球团的还原速率由碳的气化反应和界面化学反应混合控制,表观活化能为110.16~111.42kJ/mol。     

从赤泥中联合提取铁和氧化铝试验

 赤泥是从铝土矿中浸出氧化铝后产生的固态废渣,含有一定量的铁、氧化铝以及其他有价金属元素。为了综合回收赤泥中铁和氧化铝,开发了赤泥配碳制备成含碳球团,含碳球团直接还原-熔分生产金属铁,熔渣自粉化浸出氧化铝的方法。试验研究了不同工艺参数对赤泥中铁和氧化铝提取结果的影响,得到的最佳工艺条件为：碳氧比为1.8,还原温度为1 250 ℃,还原时间为60 min,熔分温度为1 500 ℃,熔分时间为20 min,熔渣冷却速度小于20 ℃/min,钙铝比为1.6。在最佳工艺参数下,得到的生铁磷、硫质量分数分别为0.047%和0.017%,熔渣中[w(FeO)]为1.26%,熔渣自粉化完全,自粉化渣中Al2O3浸出率可以达到86.65%。     

含碳球团还原机理研究

在１２２３－１４７３Ｋ的Ｎ２气氛下研究了石墨粉粒度、铁精矿粉粒度、温度、碳含量地含碳球团的速度的影响，结果表明，石墨粉和铁精矿粉粒度越小，还原温度和碳含量越高，含碳才还原速度越大，基于碳气化反应、气相扩散和界面反应和含碳球团的速度方程均能较好地处理本研究的数据，根据Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程计算出的碳敢化反应和界面反应活化能分别为２２７．７和２９４．１４ｋＪ／ｍｏｌ；计算出的气相扩散为限制环节的含碳球     

铜渣直接还原动力学

我国铜渣资源储量丰富,渣中含有多种有价金属,具有很高的二次利用价值.为了揭示铜渣提铁的碳热还原机理,以无烟煤为还原剂,进行铜渣含碳球团等温还原实验,并对其进行动力学分析.实验设定的还原温度为1 000 ℃、1 050 ℃、1 100 ℃、1 150 ℃和1 200 ℃,碳氧比即n_c/n_o=1.0.结果表明,对于铜渣含碳球团等温还原实验,温度对反应速率有重要影响;该反应主要限速环节为气相扩散,活化能数值为118.059 kJ/mol;对其进行阶段性动力学分析,其活化能在61.54~146.98 kJ/mol范围内,且活化能的数值随着还原度的变化而变化,具体表现为:第1阶段反应活化能数值较小,原因可能是该阶段反应刚开始,原铜渣中含有一些铁氧化物（Fe₃O₄）先参与了反应;第2阶段反应活化能较高,此时原铜渣中的铁氧化物已基本反应,铁以橄榄石的状态存在,且橄榄石呈液态,致使球团孔隙度降低,气体在球团内的扩散受阻.      

含碳铬矿团块高温还原过程中金属相的凝聚

研究了含碳铬矿团块在高温还原过程中影响Cr2O3还原的主要因素，以及含碳铬矿团块在高温还原过程中金属相的聚集长大及其与渣相的分离状态。研究发现：当含碳铬矿团块的渣相碱度达到1．6，还原温度为1400—1500℃时，可以实现还原产物中金属相与渣相完全分离；提高含碳铬矿团块的内配碳比可提高Cr2O3还原率，但不利于还原过程中金属相的聚集长大。     

攀枝花氧化钛精矿碳热还原动力学

以焦粉为还原剂,开展了氧化钛精矿含碳球团等温碳热还原试验研究,采用积分法进行了碳热还原动力学分析,还原温度分别为1 000、1 100、1 200、1 300℃。氧化钛精矿中铁氧化物还原度随还原温度和时间增加而增加,还原度可达91%。氧化钛精矿在1 000~1 300℃固相还原前期(60 min)受界面化学反应控制,反应活化能为51.23 k J/mol;反应后期(60 min)受扩散控制,反应活化能为93.53 k J/mol。氧化钛精矿碳热还原过程物相转变历程为:Fe2Ti O5→Fe3Ti3O10→Fe Ti O3,物相转变过程增加颗粒内部空隙,增加还原比表面积,改善还原过程气体扩散条件,加快还原初期化学反应速率。     

美国蒙特拿及加里福尼亚铬矿的预还原和熔融还原

用7种还原剂对美国产的4种铬矿作了(1)未还原球团的熔融还原,(2)球团的预还原;(3)预还原球团的熔融还原的实验。熔融还原采用电孤炉,预还原采用回转窑。在未还原球团的熔融还原实验中,在用半成品焦炭作为还原剂,并根据平炉炼钢用埋孤工艺的场合,铬的回收率很好,Benbow铬矿的回收率达93％。半成品焦炭作还原剂与用他种还原剂相比,耗电可降低24％。其次,初期渣的碱度对铬回收牵影响很大,碱度越高,回收牵越低,(CaO+MgO)/SiO_2值从0.8～1.0最好。但是,如不问矿石种类,将条件限定在一个很小的范围,可生产铬铁。     

含碳球团竖炉煤气需要量的探讨

本文根据热平衡原理，推导出含碳球团竖炉内用碳不原铁氧化物时，最小热载体煤气需要量（Ｖｑ）的计算公式，用此公式计算结果表明，最小热载体煤气封面果量很大，在含碳球团全部用碳还原时，含碳球团竖炉一铁浴炉熔融还原流程的煤耗和氧耗都很高，不经济，在实验室研究时，含碳球团的还原速度很快，但由于Ｖｑ很大，这一优点在竖炉内难以实现。     

酸洗污泥含碳球团渣铁浴处理过程中硫的分布

 不锈钢硫酸酸洗过程产生大量的酸洗污泥,其成分中含有高含量的CaSO₄以及铁、铬等有价金属。活性炭经过多次吸附会丧失活性,但仍保持还原性能。由酸泥、活性炭混匀并焙烧制成含碳球团,在高炉过程渣铁混出时将该球团掷入渣铁熔池进行还原处理,酸泥中的Fe、Cr被还原后进入铁水,其他物质进入高炉渣,实现酸洗污泥的去毒、消纳和资源化利用的目标。鉴于硫酸酸洗后的污泥中含有大量硫元素,重点探讨以上工艺技术中球团焙烧温度、配碳量及球团在熔炼过程的添加量等因素对硫在各相中分配行为的影响趋势,主要采取热力学理论计算、实验室试验等研究手段。结果表明,球团C/S物质的量比为2、球团焙烧温度为400 ℃时,向渣铁浴熔池中加入1%占比的球团可控制渣铁浴终点铁水硫质量分数w([S_f])为0.010%左右,此时熔渣固硫率可达到50%;球团C/S物质的量比为0.5、球团焙烧温度为400 ℃或800 ℃时,向渣铁浴熔池中加入3%占比的球团,也可降低渣铁浴终点铁水硫质量分数,w([S_f])为0.01%左右,且酸泥中Fe/Cr回收率达88.27%,但熔渣固硫率较低。本研究说明,利用渣铁浴工艺处理酸洗污泥,通过合理调控试验参数,可有效控制终点铁水硫含量至较低水平,达到深脱硫效果,同时Fe/Cr具有较高的回收效率,渣铁浴前后炉渣成分变化极小,不会影响高炉渣安全性及后续利用,具有较高的环境和经济效益。     

浅析我国铬铁合金冶炼发展趋势

随着我国钢铁工业的快速发展,高碳铬铁的需求量逐年增加;由于矿热炉造价成本高,我国高碳铬铁冶炼整体装备水平较差、冶炼电耗高;结合铬矿资源发展,矿热炉大型化、熟料及热料入炉冶炼将成为铬铁合金发展的主流。冶炼实践表明,铬粉矿制成的烧结矿、氧化球团及预还原球团分别入炉,使用100%铬预还原球团热装入矿热炉,铁合金日产量提高到260 t,电耗降至2 100 kWh/t,渣中铬含量降至3%,还原球团入炉冶炼获得的效益最为明显。