钛磁铁矿球团预还原影响因素的实验研究

对钛磁铁矿球团预还原进行实验研究, 考察实验预还原温度、球团配碳量和球团配料碱度对金属化率的影响。研究结果表明: 钛磁铁矿含碳球团配碳量以C/O为1.2最佳, 不符合此配比均会导致达到最佳还原速率的时间增加; 在钛磁铁矿含碳球团中加入合适的CaO可有效促进其预还原, 在T=1 300 ℃、C/O=1.2、CaO/SiO2=1.3的实验条件下, 球团金属化率可在15 min内达到峰值, 但过量CaO会成为预还原阻力; 低于900 ℃预还原温度下, 钛磁铁矿的煤基直接还原则难以实现。     

钒钛磁铁矿金属化球团熔分及TiO_2富集试验研究

在实验室条件下模拟了钒钛磁铁矿金属化球团的熔分,讨论了不同碱度、熔分温度及配碳比对熔分效果、TiO2富集效果的影响。实验结果表明,当碱度为1.4、熔分温度为1 500℃、配碳比为1.2时,金属化球团的熔分效果较好,TiO2富集效果最佳,获得了TiO2含量为49.2%的富钛渣。     

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。     

钒钛铁精矿煤基直接还原试验研究

对印尼钒钛铁精矿和攀枝花红格钒钛铁精矿进行了直接还原对比试验研究,对比试验结果表明:印尼钒钛铁精矿造球性能远远好于攀枝花红格的钒钛铁精矿,能够满足工业生产过程的运输要求。印尼钒钛铁精矿含碳球团在还原温度1350℃,还原15 min条件下金属化率可以达到90%左右,金属化球团残碳量为6%,可以满足后续熔分的要求。经过再磨再选后,TiO_2的含量可以达到12%左右,经过直接还原-熔分后富集的熔分钛渣TiO_2的品味理论上能达到48%左右,可以作为硫酸法钛白的原料。研究表明,印尼钒钛铁精矿非常适合采用直接还原-电炉熔分工艺进行处理,其Fe,V,Ti等有益元素能够得到很好的回收利用。相比于攀枝花红格钒钛铁精矿,印尼钒钛铁精矿由于选矿工艺简单,成本低廉,比攀枝花红格钒钛铁精矿更具市场竞争力。     

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。      

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%。     

基于链箅机-回转窑的高钛型钒钛磁铁矿球团制备研究

为探究适宜链箅机-回转窑的高钛型钒钛磁铁矿球团制备工艺,采用实验室模拟实验和工业投笼实验相结合的形式,优化了高钛钒钛磁铁矿球团工业生产适宜的参数。高压辊磨处理可显著提高球团的比表面积,2.0 MPa条件下辊磨效果最佳,可提升成球性0.3。生球性能随钒钛磁铁矿配比变化较小,生球爆裂温度随钒钛磁铁矿配比增加而逐渐降低。适宜的焙烧温度为1 275℃,此时钒钛磁铁矿球团内部钛磁铁矿氧化充分,晶粒再结晶效果较好,球团强度最佳。工业投笼实验发现,配加90%钒钛磁铁矿时,球团还原性最高,可达到81.1%,还原膨胀指数仅2.67%,低温还原粉化指数为98.26%,软化开始温度为1 038℃,压差陡升温度为1 222℃,冶金性能较好。     

钛磁铁矿直接还原动力学研究

对钛磁铁矿粉料进行造球、干燥、预热,用还原性气体(H2、CO、N2、CO2、CH4混合物)对预热球进行直接还原,对还原过程的动力学进行了研究。结果表明:当温度在900℃~1 100℃间时,球团的还原反应倾向于界面化学反应控制,而当温度处于1 100℃~1 200℃间时,球团的还原反应比较接近于产物层内扩散控制。     

硫钴精矿直接还原试验研究

以攀枝花硫钴精矿为原料,研究了氧化焙烧对脱硫效果的影响,并对硫钴精矿焙砂的物相组成进行了分析。结果表明,经氧化焙烧后,磁黄铁矿的衍射峰逐渐消失,黄铁矿衍射峰的相对强度明显降低,产生了赤铁矿的衍射峰,说明氧化焙烧能有效脱除硫钴精矿中硫化物矿物中的硫。在此基础上,以煤粉作还原剂,聚乙烯醇为黏结剂,对焙砂进行了压力成型-直接还原试验,研究了还原温度、还原时间、矿煤质量比对焙砂含碳球团直接还原效果的影响。结果表明,当矿粉粒度在74μm以下占75%,黏结剂加入量0.6%,成型压力为6 MPa,水分含量12%,矿煤质量比100∶15,还原温度1 100℃,还原时间25 min时,焙砂含碳球团的直接还原效果较好,金属化率达72.80%。     

硫钴精矿直接还原试验

以攀枝花硫钴精矿为原料,研究了氧化焙烧对脱硫效果的影响,并对硫钴精矿焙砂的物相组成进行了分析。结果表明,经氧化焙烧后,磁黄铁矿的衍射峰逐渐消失,黄铁矿衍射峰的相对强度明显降低,产生了赤铁矿的衍射峰,说明氧化焙烧能有效脱除硫钴精矿中硫化物矿物中的硫。在此基础上,以煤粉作还原剂,聚乙烯醇为黏结剂,对焙砂进行了压力成型-直接还原试验,研究了还原温度、还原时间、矿煤质量比对焙砂含碳球团直接还原效果的影响。结果表明,当矿粉粒度在74μm以下占75%,黏结剂加入量0.6%,成型压力为6 MPa,水分含量12%,矿煤质量比100∶15,还原温度1 100℃,还原时间25 min时,焙砂含碳球团的直接还原效果较好,金属化率达72.80%。     

富氢条件下铁矿粉流态化还原效果及粘结行为研究

研究了巴西矿粉流态化还原实验中温度、颗粒粒径、富氢含量和气体线速度等因素对金属化率的影响, 并分析了矿粉粘结机理。采用极差分析法和综合平衡分析法研究了影响金属化率的主次因素, 并对发生失流的试样进行了能谱分析。结果表明, 温度是影响金属化率的主要因素; 750 ℃、颗粒粒径0.149~0.425 mm、氢气含量80%、气体线速度0.3 m/s(不考虑吹损)时, 金属化率达到82%; 还原过程中, 金属化率越高, 床层压差越小。当粒度小于0.149 mm时, 15 min开始出现失流, 中等粒度的矿粉能保持较长的流化时间。     

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。     

高磷铁矿球团气化脱磷影响因素研究

通过XRD衍射仪分析了高磷铁矿中磷的赋存状态,并结合FactSage 7.2热力学分析结果,采用配料造球、球团焙烧等手段,探究了不同配碳量、温度和焦粉粒度对高磷铁矿球团气化脱磷的影响规律。结果表明:高磷铁矿中磷的存在形式为Ca₅(PO₄)₃F,加入0.8%SiO₂和1.6%CaCl₂作为混合脱磷剂,在焙烧温度1 250℃、配碳量8%、焦粉粒度0.074～0.15 mm时,气化脱磷率达24.1%。     

巴西赤铁精矿成球性能试验

为确定铁品位为67.45%、SiO₂含量为2.54%、-0.045 mm占95.72%、比表面积为1 647.00 cm²/g的巴西Carajas赤铁精矿造球的合适工艺技术参数,以铁品位为14.38%、SiO₂含量为67.22%、-0.045 mm占87.27%、比表面积为1 698.85 cm²/g的山西某赤铁矿强磁选尾矿为调硅剂,以吸水率为436.01%、蒙脱石含量为62.22%、-0.074 mm占99.4%的某膨润土为黏结剂,以生球落下强度、抗压强度、爆裂温度为评价指标,研究了生球原料的成分和性质、造球工艺参数对生球性能的影响。试验确定的赤铁精矿（含所加铁尾矿）的比表面积为1 768 cm²/g,膨润土的质量分数为0.8%,尾矿与精矿的质量比为2.2%,赤铁精矿水分为8.0%,造球过程中生球的水分为10.0%,造球时间为12 min,造球盘的转速为22 r/min,对应的生球落下强度为6.8次,抗压强度为14.15 N,爆裂温度为427 ℃。     

鞍钢带式机球团生产中优化配矿的研究与应用

为了优化带式机球团生产的原料结构,进行了球团生产中大比例配加赤铁精矿的实验研究和工业试验,结果表明,大比例配加赤铁精矿后,生球指标变差; 随着赤铁精矿配比提高,黏结剂配比需要适当增加。赤铁精矿B应用于带式机球团生产的比例可以提高到55%,45％磁铁精矿A配加55%赤铁精矿B的适宜黏结剂配比为0.7%~0.8%,最佳焙烧制度为预热温度935~950 ℃、焙烧温度1 235~1 250 ℃。赤铁精矿C同比替代赤铁精矿B应用于球团生产的适宜比例为10%,50％磁铁精矿A配加40%赤铁精矿B和10%赤铁精矿C的适宜黏结剂配比为0.8%~0.9%,最佳焙烧制度为预热温度960~975 ℃、焙烧温度1 255~1 270 ℃。工业试验结果表明,通过优化球团生产工艺参数,大比例配加低价赤铁精矿所生产球团的冶金性能可以满足高炉冶炼要求。     

焙烧制度对煤泥-浸锌渣冷固结球团还原行为的影响

基于直接还原法探讨了焙烧制度对煤泥-浸锌渣冷固结球团中锌、铅挥发率和铁金属化率的影响,分析了焙烧制度对球团中含锌、铅、铁化合物相变的影响,试验确定了焙砂磨矿-弱磁选回收其中铁的工艺和效果。结果表明：在1 250 ℃焙烧90 min,可使球团中锌、铅的挥发率分别达到98.87%、95.39%,铁的金属化率达到98.66%;焙砂中未见锌、铅单质及其化合物,只存在大量的金属铁,且金属铁颗粒多数大于30 μm;焙砂采用2段磨矿、2段弱磁选流程处理,可同时获得含铁91.20%、回收率为30.32%的金属铁粉和铁品位为61.58%、回收率为50.01%的铁精矿,铁总回收率达80.33%。     

复合粘结剂球团和氧化球团直接还原对比研究

对复合粘结剂球团和氧化球团微观结构、还原动力学参数、还原后强度进行了试验研究。研究结果表明: 复合粘结剂球团中矿物颗粒细小, 平均尺寸为59～104 μm², 孔隙率高, 达到54％～56%, 而氧化球团中矿物颗粒粗大, 平均尺寸为1 047 μm², 孔隙率低, 为30%; 当还原温度大于900 ℃时, 复合粘结剂球团可快速还原, 而氧化球团需要大于1 000 ℃; 800～1 000 ℃还原过程中, 复合粘结球团化学反应速率常数k和扩散系数D_e明显大于氧化球团; 还原后, 复合粘结剂球团结构完整, 强度远大于氧化球团。研究结果表明, 在直接还原工艺中, 复合粘结剂球团具有孔隙率高、还原速度快、强度高的优点。     

磨矿过程对某还原球团中金属铁的氧化及后续磁选的影响

以湖南某低品位赤铁矿石低温快速直接还原球团为对象,通过弱磁选、激光粒度分析、SEM、XRD和XPS等技术手段研究了磨矿过程对球团中金属铁的氧化及后续磁选的影响。研究结果表明：①直接还原球团铁品位为31.18%,金属铁含量为26.45%,金属化率达到84.83%,SiO₂含量为43.63%,金属铁多为集合体,呈蠕虫状或星点状分散于脉石矿物中,结晶粒度微细,粒径一般为10～30 μm,最大为400 μm。②延长磨矿时间,磨矿产品中铁的金属化率明显下降,磨矿10 min时铁的金属化率为82.24%,磨矿40 min时铁的金属化率降至71.67%;磁选精矿铁品位先大幅度上升后小幅下降,铁回收率先小幅上升后明显下降,铁金属化率明显下降;磁选精矿平均体积粒径、D50、D10均呈先快后慢的下降趋势,金属铁的单体解离度呈先快后慢的上升趋势;磨矿10 min时磁选精矿铁的金属化率为81.10%,磨矿40 min时铁的金属化率降至62.99%。③延长磨矿时间,磨矿产品中金属铁的衍射峰减弱,Fe₃O₄的衍射峰从无到有,从弱到强。Fe 2p3/2轨道结合能随着磨矿时间的延长而升高,金属铁颗粒表面的氧化程度加深。④SEM-EDS分析表明,磁选精矿金属铁颗粒表面与氧发生了结合,且磨矿时间越长氧含量越高,絮状含铁区域也呈现这样的特征。综上所述,还原球团中的金属铁在磨矿过程会发生氧化,且磨矿时间越长氧化程度越高。