煤种对含煤球团还原速度的影响

研究了在１２２３￣１４７３Ｋ的氮气氛中３种不同挥发分煤粉的粒度、铁精矿粉粒度、温度及碳－氧摩尔比对含煤球团还原速度的影响。发现降低煤粉或铁精矿粉粒度，提高温度或碳－氧摩尔比可提高含煤球团的还原速度，且这４种因素对还原速度的影响程度随煤种挥发分的降低而增大。分别采用以碳气化反应、气相内扩散、界面反应为控制环节而得出的表达含煤球团反应过程的速度方程处理本研究数据，发现３种速度方程（４种表达形式）均能较     

铁精矿粉粒度对精控还原工艺的影响

本文以河北承德地区的铁精矿粉为原料,选用模拟隧道窑还原工艺制备海绵铁粉,研究了铁精矿粉粒度对精控还原工艺的影响。结果表明:铁精矿粉粒度对其还原工艺影响很大,并直接影响海绵铁粉的产品性能。在既定试验条件下,随着铁精矿粉粒度的增大,其精控还原所需最优还原温度随着增加,最佳配碳量先减少后增大,而最佳还原时间随粒度的增大呈现出先增大后减小的变化趋势。究其原因为粒度过小导致的粉体烧结和粒度过大导致的粉体芯部不易还原均会阻碍还原过程的进行。45~75μm粒度区间铁精矿粉最适合作为制备优质海绵铁粉原料,其在配碳量0.8、还原温度1150℃、还原时间4.5 h的精控还原工艺下可制得的海绵铁粉的铁含量高达97.88%。     

煤基铁矿粉催化还原试验研究

通过煤粉还原铁矿粉试验,研究了反应罐工艺模式下催化剂对煤基铁矿还原反应的催化规律。试验结果表明:通过配加催化剂的方式可以显著加快铁矿还原反应速度,其中向煤粉中加入催化剂的催化效果要好于加入矿中;增加催化剂配加量、降低反应温度和减小煤粉粒度均有利于改善催化剂的催化效果,适宜的催化剂配加量应小于5%,考虑到布料操作和反应效率的影响,煤粉粒度和添加催化剂后的反应温度应控制在0.074～0.15mm和1050～1100℃;此外,煤种对催化剂的催化效果也有较大影响,煤粉的固定碳含量越高越有利于催化剂发挥显著的作用。     

钒钛磁铁精矿含碳球团成型工艺参数研究

以钒钛磁铁精矿和煤粉为原料,聚乙烯醇为黏结剂,采用正交试验和单因素试验研究水分含量、黏结剂加入量、成型压力、矿煤质量比对钒钛铁精矿含碳球团直接还原金属化率的影响,并对其影响规律进行了分析。结果表明:影响含碳球团金属化率的主次因素依次为水分含量、成型压力、矿煤质量比、黏结剂加入量;金属化率优化后的工艺条件为水分含量9%,成型压力12 MPa,矿煤质量比100∶22,黏结剂加入量0.4%,还原温度1 350℃,还原时间30 min。在此条件下含碳球团的还原效果较好,金属化率达到92.97%。     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

铁焦与铁矿石混装对高炉初渣形成的影响

 软熔带的形状和位置是影响高炉稳定运行的关键因素之一。研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。针对综合炉料进行研究,结果表明,铁焦的加入导致试样的变形开始温度降低,这是由于在较低温度下铁焦即开始与CO2反应,增加了煤气中的CO浓度与平衡浓度的差值,加速了铁矿石的间接还原。铁焦的加入一般使软化结束温度升高、滴落温度下降,使得软熔区间大幅度收窄,表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。加入铁焦还使滴落熔铁中的碳含量明显提高。优先考虑对料柱透气性的影响,建议使用加入20%(质量分数)矿粉A的铁焦。     

混装铁焦对人造富矿还原行为的影响

 高炉炼铁是资源、能源的消耗大户,节能潜力巨大。铁焦是一种高反应性焦炭,将合适粒度和数量的铁焦与含铁炉料混装入炉,从理论上说具有降低焦比,取得节约稀缺炼焦煤资源和降低生产成本的潜力。对混合试样的还原机理进行了分析,并对铁焦与人造富矿的耦合反应进行了实验室研究,证明混入铁焦对烧结矿和球团矿的还原反应有明显的促进作用,提高温度和增加铁焦用量对提高铁矿石的还原度有利。     

煤粉粒度对预热含碳球团抗压强度的影响

为了弄清含碳球团配煤粒度对球团抗压强度的影响规律,研究了配加不同粒度煤粉的含碳球团在中性气氛中预热至不同温度后的抗压强度。结果表明:当温度小于1 000℃时,煤粉粒度对含碳球团的抗压强度影响不大,而当温度大于1 000℃后,煤粉粒度对含碳球团的抗压强度有显著影响;当配加煤粉的粒度介于0.074~0.106mm时,含碳球团还原后的抗压强度最高,煤粉粒度过细或过大都不利于球团强度的提高;在高温还原过程中,煤粉粒度越细含碳球团的还原速率越大,金属化率越高。     

含锌铅粉尘配碳球团中氧化铁还原动力学

在氮气气氛和１０５０￣１３００℃温度范围内，采用化学分析方法研究了还原温度、过量碳及煤粉粒度对含锌铅粉尘配碳球团中氧化铁还原速度的影响，结果表明：还原温度对氧化铁还原速度有显著影响，过量碳和煤粉粒度对还原速度没有影响。在不同还原程度和还原温度下，得出了氧化铁还原的表观活化能，由活化能结果和还原动力学模型对实验结果进行分析，确定了氧化铁在不同还原程度和还原温度下的还原限制性环节。     

褐铁矿直接还原熔分制备珠铁研究

采用包头地区某褐铁矿粉和无烟煤粉为主要原料配制含碳球团,通过高温直接还原熔分制备珠铁。考察了配碳量、粒度、温度、保温时间对还原和熔分的影响。试验结果表明,温度和保温时间是直接还原和融分效果的主要影响因素。球团配碳量nC/nO=1.1,褐铁矿粉和煤粉粒度为小于0.048 mm(-320目)在1 370℃保温时间为5 min,所得产物还原率高,渣铁分离效果好,并且分离的渣能够自然粉化,有利于进一步筛分得到高品质的珠铁,产品可以作为炼钢原料。     

40kg焦炉制备型煤铁焦的实验研究

为探索铁矿粉配比和煤种对铁焦制备的影响,以40kg焦炉实验方式进行了现场混合煤和1/3焦煤的铁焦制备。研究表明：在1/3焦煤配比为50%~90%（质量分数）范围内,以1/3焦煤:铁矿粉为9∶1的效果最佳,M40为54.3%,M10为8.8%,金属化率可以达到60%左右,所得焦炭反应性CRI为42.5%,提高铁矿粉配比,则铁焦内部孔洞尺寸和数目增加,M40指标下降,M10指标上升,但CRI指标增加。     

HIsmelt熔融还原主反应器能质流转模型构建与验证

 HIsmelt熔融还原炼铁工艺以铁矿粉和煤粉作为原料,流程中不需要烧结、球团和焦化,与高炉炼铁流程相比具有降碳减排等优势。明晰能质流转过程对HIsmelt熔融还原炼铁实际生产具有指导意义。基于物料平衡、热平衡方程,对输入和输出HIsmelt主反应器物质和能量进行平衡计算,建立能质流转模型,并结合FactSage中Equilib模块计算的各元素在渣铁两相间的质量分配比及实际生产数据对其进行修正。该模型可以计算原料和燃料成分、矿煤质量比、二次燃烧率、热风氧含量等参数对铁水温度、炉渣成分、热风量、煤气量等主要冶炼指标的影响。其次依据该模型,进行了物料平衡、热平衡计算,依据实际生产数据对模型计算结果进行了验证,结果表明该模型与实际生产数据契合度较高。探究了矿煤质量比对冶炼的影响,矿煤质量比为1.39～1.45时,矿煤质量比降低0.1,会使二次燃烧率降低0.23%,进而造成煤气化学能的利用率降低,同时需要更多的热风使煤粉燃烧,热风量和煤气产生量增加,可以通过适当提高热风氧含量以提高二次燃烧率并使煤气量降低来改善;矿煤质量比降低0.001,会使铁水温度升高3.76 ℃,有利于铁水后续的加工处理,但铁水温度升高使铁元素在铁液与渣中的比值降低,使炉渣FeO质量分数升高0.026%,增加铁损,可通过降低富氧热风喷吹量来降低铁的氧化量,从而降低铁损。     

Reduction of boron-bearing iron ore concentrate/coal composite pellet and kinetics analysis

Ludwigite is a complex iron ore containing boron and it is the most abundant boron resource in China. Boron-bearing iron ore concentrate is an intermediate product of the ore dressing process of crude low-grade ludwigite and extracting boron from it has great influence on the total boron yield. Pre-reduction of the boron-bearing iron ore concentrate is one of the important steps of the pyrometallurgical boron and iron separation process. In the present work, non-isothermal and isothermal reduction of boron-bearing iron ore concentrate/coal composite pellet was performed. The evolution of reaction fraction, carbon consumption, off-gas evolution, phase composition and microstructure were systematically revealed based on reduction experimental results in conjunction with X-ray diffraction, scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer and electron probe micro analyzer analysis. The kinetics of the reduction of the composite pellet was also analysed. The reduction mechanism changed at a temperature around 1150°C. The rate of carbon gasification in the composite pellet during the reduction decreased mainly due to the chemical inhibition by B₂O₃ on the electron transfer.     

还原焙烧—磁选在黄金冶炼渣中的应用

本文以焦煤为还原剂对某矿山黄金冶炼渣进行了还原焙烧—磁选试验,分别对焦煤加入量、焙烧温度、焙烧时间、矿物磨细度以及磁场强度进行了试验。试验结果表明:矿物磨细度为-0.0045mm占74.56%,焙烧温度为1150℃,焙烧时间为60min,焦煤加入量为15%,磁场强度为60KA/m,此时可获得精铁矿中铁品位93.24%,铁回收率为82.75%的铁粉。     

煤的性质对铁矿—煤压块反应过程的影响

在升温条件下进行了不同性质的煤制成的铁矿－煤压块反应实验。结果表明：反应初期主要是挥发分的析出,在还原过程中,铁矿－无烟煤压块中挥发分先将铁氧化物还原至FeO,然后硕将FeO还原到Fe。铁矿－烟煤压块中挥发分和碳能够边疆将铁氧化物还原至Fe,无烟煤和烟煤混合制成的铁矿－混合煤压块中先是烟煤中的碳将铁氧化物部分还原至Fe,然后无烟煤中的碳将剩余的FeO还原到Fe。     

高铝铁矿和高锰铁矿共还原行为的研究

高铝铁矿和高锰铁矿是两种储量丰富但又极难分选的铁矿资源,实现铁、锰、铝的高效综合利用具有重要意义.本文研究了这两种铁矿石工艺矿物学,考查了单矿种及两者的混合矿种的直接还原行为及还原过程中的矿物组成演变,揭示了相应的还原机理.结果表明:高铝铁矿难还原,其机理为经还原后仅部分铁氧化物转化为金属铁,其余的铁与铝、硅矿物形成难还原的铁橄榄石和铁尖晶石;高锰铁矿易还原,其中的铁氧化物大部分被还原成金属铁,锰氧化物与铝、硅矿物结合形成锰尖晶石和锰橄榄石,促进了铁氧化物的还原.而且在相同还原条件下,高锰铁矿球团金属化率比高铝铁矿高30个百分点,前者还原性明显优于后者.两种矿进行共还原,当高锰铁矿配比达到60%时,球团金属化率就可大于90%.锰氧化物的存在对高铝铁矿石中铁氧化物的还原具有显著的促进作用.     

Reduction Characteristics and Kinetics of Bayanobo Complex Iron Ore Carbon Bearing Pellets

 The kinetics of isothermal reduction of the carbon bearing pellets, which were mainly composed of Bayanobo complex iron ore and pulverized coal, was investigated by thermogravimetry at the temperature of 1273-1673 K. The effects of xC/xO and the atmospheres on the extent of reduction also were investigated. The results indicate that the fractional reaction increased proportionally with temperature increasing and heating temperature is the significant influence factor to the reaction of carbon bearing pellets. The optimum xC/xO is 1. 2 and the effect of atmosphere on the reduction of iron oxides is almost negligible. The results can be interpreted that the reaction was initially controlled by a mixed controlled mechanism of carbon gasification and interface chemical reaction, and in the later stage, interface chemical reaction became the rate-controlling step. Apparent activation energy values of reduction at different levels of fractional reaction were calculated. Before F (fraction of reaction)=0. 5, the apparent activation energy ranges from 66. 39 to 75. 64 kJ/mol, while after F=0. 5, the apparent activation energy is 80. 98 to 85. 37 kJ/mol.     

Comprehensive Utilization of Paigeite Ore Using Iron Nugget Making Process

 The feasibility of paigeite ore treatment with iron nugget making process is proved. The isothermal reduction experiments at laboratory scale were carried out, using carbon bearing pellets which were made of boron containing iron concentrate and pulverized coal mainly, from 1623 to 1723 K with different heating time. The results indicated that iron nugget making process depends mainly on heating time and temperature. And the iron nugget and slag can separate in a clean manner at 1673 K for 15 min. For the iron nugget, the C content is 357% (mass percent) and B is 0065% (mass percent). The B2O3 content of slag is 2001%, and the boron was concentrated into one phase which is identified as suanite (Mg2B3O5) during the solidification. With an extraction ratio of 80% under the atmospheric conditions, the activity of boron in slag is good. The boron-rich slag can be used to extract boric or boric acid and alleviate the shortage of boron resource. Through series of calculation and analysis related, it can be concluded that the recovery ratio of Fe and boron are about 98% and 97% respectively. The results show that this method is feasible and effective on the utilization of paigeite ore.     

某难选赤褐铁矿选矿试验研究

某难选赤褐铁矿主要铁矿物为赤褐铁矿,有害杂质硫、磷、砷含量较低。为了开发利用该铁矿资源,对其进行了选矿试验研究。原矿性质分析可知,铁品位为38.79%,铁矿石中赤铁矿占77.67%,褐铁矿占12.27%。条件试验研究表明,原矿经加煤粉还原焙烧后磨矿,再进行一次粗选、一次精选、一次扫选的磁选试验,最终可获得铁品位为61.53%,回收率为75.22%的铁精矿产品。     

红土镍矿还原熔炼镍铁的试验研究

为提高金属回收率和镍的品位,通过对两种红土镍矿进行化学成分的测定和X射线衍射分析确定了镍矿的化学成分和矿物组成,使用两种红土镍矿按照1∶1的比例进行混合,在实验室条件下进行单因素试验,考察熔炼温度、煤粉配比和渣型对红土镍矿还原熔炼的影响.综合考虑金属回收率和镍品位,确定最佳还原熔炼条件：配加5％煤粉和10％石灰石,在1 550℃下熔炼50 min,在最优试验条件下,镍、铁的回收率分别为96.95％和85.15％,镍的品位达到21.89％,所得镍铁合金质量可以满足生产要求.