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%。     

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%)。     

钒钛铁精矿内配碳球团的高温快速还原

 钒钛铁精矿是一种铁、钒、钛等多元素共生的复合矿,具有很高的综合利用价值。通过采用实验室转底炉对钒钛铁精矿内配碳球团进行了高温快速还原的可行性研究,分别考察了配碳比、还原温度、添加剂、还原时间等参数对球团金属化率的影响。结果表明,配碳比（1.5：1）、还原温度（1350℃）、添加剂（2%）、还原时间（20min）时金属化率可以达到88%以上。对原料、还原样品进行x射线衍射分析表明,钒钛铁精矿粉中的磁铁矿、钛磁铁矿和钛铁矿通过还原转变为单质铁、含铁黑钛石。     

钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

采用高温实验炉,在1 350℃,氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验,通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究.结果表明,钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4)·Fe2TiO4、Fe3O4·Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5;在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段,钛铁矿与新生成的浮士体发生"钛铁晶石化",最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石.     

钒钛铁精矿竖炉预还原的热力学计算和试验研究

采用热力学计算软件HSC对攀枝花钒钛铁精矿内配碳球团竖炉预还原进行了平衡组分、金属化率和还原度的计算;试验研究了内配碳球团不同的竖炉预还原工艺下的金属化率和还原度。研究结果表明:随着反应温度升高,内配碳球团的金属化率和还原度呈现升高的趋势,当温度达到800℃左右,体系中金属化率达到最大值为99.2%;温度升高到1 000℃,还原度达到最大值87.2%;试验得到的金属化率和还原度变化规律与理论相符。在1 200℃时,获得最大金属化率和还原度分别为:85.23%和80.15%。当底部吹入还原性气氛(10%N_2+30%H_2+60%CO)时, 1 200℃达到的最大金属化率和还原度分别为:88.43%和90.42%。因此,在体系中通入还原性气体,还原过程被明显强化。     

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%。     

钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的动力学

采用等温还原试验并结合热力学反应数据,对钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的还原反应进行了分析.以还原反应发生10min为边界点,将反应过程分为前期和后期两个阶段,建立了还原过程的动力学模型.结果表明,钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的还原度随反应温度的升高而增大.温度越高,球团在反应前期还原度的增加速率越大,达到的最终还原度越...     

钒钛铁精矿内配碳球团转底炉试验研究

对钒钛铁精矿内配碳球团转底炉的实验室中间试验和工业试验进行了总结。中间试验利用转底炉处理钒钛铁精矿,获得了金属化率93%以上的金属化球团,为工业生产实现铁钒钛综合回收提供了依据;工业转底炉试验中,采用"全炉高温,弱还原气氛",在稳定投料生产期间,获得了金属化率平均值为78.9%,残碳平均值为7.27%的金属化球团。     

钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原试验研究

针对钒钛磁铁矿的特点及利用难点,研究了钒钛磁铁矿气基还原过程及其影响因素,讨论了还原温度、还原时间、还原气氛和气体流量对钒钛磁铁矿还原率和金属化率的影响。试验结果表明,钒钛磁铁矿试样在还原温度为1 000℃,还原时间为2 h,还原气氛为21%CO+55%H2+24%N2,还原气体流量为13.26 L/min的条件下,可得到还原率为96.72%,金属化率为92.05%的良好结果。采用气基竖炉直接还原工艺流程,能够将钒钛磁铁矿中的铁氧化物还原为金属铁,实现铁的高效富集。     

钒钛磁铁矿煤基直接还原试验

 为探明钒钛磁铁矿直接还原过程及其影响因素,研究了不同还原温度、不同还原时间、不同配碳比对钒钛磁铁矿含碳团块直接还原过程的影响,并通过XRD分析方法对还原机理进行了分析。研究结果表明,在一定条件下,直接还原团块金属化率随温度升高而升高,但还原温度超过1 200 ℃后,金属化率增幅逐渐减少,这是由于还原温度高于1 200 ℃后,金属化团块内铁氧化物的还原逐渐趋于平缓,而铁钛化合物的还原较为缓慢;团块金属化率随反应时间的延长和配碳比的升高均呈现了先升高后降低的趋势,这主要是由于反应时间过长使得金属化团块发生了再氧化及煤粉配入量过大导致带入灰分较多,在一定程度上阻碍了还原反应的顺利进行,从而导致金属化率降低。     

钒钛铁精矿内配碳球团压团工艺研究

内配碳球团性能(落下次数、抗压强度等),对于直接还原生产海绵铁时获得较高金属化率极为重要.首先初步确定每个因素的基准参数,通过改变其参数值进行一系列单因素试验,然后根据正交试验原理,设计了四因素三水平试验条件,采用769YP-60E型手动压片机对钒钛铁精矿内配碳球团压团工艺参数进行试验研究,最后运用极差分析法和方差分析法对试验数据进行处理,对影响球团性能的各因素进行显著性检验.结果表明:利用实验结果和极差分析综合比较确定了使生球落下次数较高的工艺条件分别为A282C3D2,即矿煤粒度比(200:60)、水分8%、粘结剂0.3%、压力为10 MPa;方差分析将因素水平变化所引起的结果差异与误差波动带来的试验结果间的差异区分开来,得出影响落下次数的主次因素分别B2A2D2G3,即球团水分是影响球团性能或压团工艺参数的主要因素,矿煤粒度比对球团性能有较大影响,压团压力和粘结剂浓度对各项指标的影响最小;生球团要进行干燥处理,干燥温度为105℃,干燥时间控制在2 h左右,所得球团的抗压强度为98N/个、高温爆裂性能小于20%,能满足转底炉直接还原工艺的要求.     

钒钛磁铁精矿一步煤基直接还原—熔分的研究

以煤为还原剂、氢氧化钠为添加剂,采用一步煤基直接还原—熔分工艺对国内某钒钛磁铁精矿进行研究。考察温度、时间、氢氧化钠添加量和配碳量对还原—熔分效果、铁回收率和钒迁移的影响。结果表明,在温度1 300℃、时间4h、摩尔比C/Fe=2.6,氢氧化钠添加量50%的最优条件下,铁回收率为99.8%,渣中钒含量为1.34%。渣主要由Na_6Al_4Si_4O_(17)、CaTiO_3、NaAlSiO_4等组成,钒主要赋存在含钛渣相中,金属铁相中几乎无钒的存在。     

Hydrogen-Based Direct Reduction of Iron Oxides Pellets Modeling

The present study deals with the analyses of the direct reduction kinetics during the hydrogen reduction of industrial iron oxide pellets. Various types of pellets with different percentage of total iron content and metal oxides are examined. They are reduced at different temperatures and pressure (700–1100 °C and 1–6 bar) in hydrogen atmosphere. The reduction behavior is described in terms of time to reduction, rate of reduction, and kinetics constant. All the obtained results are analyzed through the employment of a commercial multiobjective optimization tool to precisely define the weight that each single parameter has on the reduction behavior. It is shown that from the point of view of the processing conditions, temperature is the main factor influencing the time to total reduction. From the point of view of the pellets properties, it is mainly influenced by the total iron percentage and then by porosity and basicity index. Also, the kinetics behavior is largely influenced by the reduction temperature even if it is mainly governed by the porosity and pores size from the point of view of the reduced pellets. The reduction rate is also mainly influenced by temperature and then by iron percentage, gas pressure, basicity index, and porosity.     

铁精矿氧化球团微波加热直接还原新方法

传统加热直接还原具有热效率低、球团"冷中心"和废热废气量大等问题,造成还原时间长、能耗高和污染大。试验利用微波的选择加热、快速加热、体积加热和清洁干净等优点,以及铁矿球团和无烟煤强的吸波特性,开发了铁矿球团煤基微波竖炉直接还原这一新工艺。研究表明,铁矿球团外配煤粉在1 050℃的微波加热条件下还原焙烧65min,可以获得95.25%的金属化率,同时具有1718.88N/个的抗压强度。与常规加热相比,微波加热还原焙烧的时间可以缩短27.78%,抗压强度增加近1倍,而且还原过程产生的废热废气量很少。     

自然碱度铁矾渣含碳球团回收铁研究

铁矾渣是湿法炼锌过程中沉铁工艺产生的固态废渣,含有一定量的Fe和其它有价金属元素。为了回收铁矾渣中的Fe,开发了铁矾渣含碳球团转底炉直接还原-熔分工艺。通过自然碱度铁矾渣配加煤粉的方式进行直接还原,研究了不同工艺参数对铁矾渣中Fe回收的影响,并进行转底炉中试试验,取得良好效果。最佳工艺条件:还原温度1 100℃,还原时间30 min,wC/wO=1.2,此条件下铁矾渣含碳球团金属化率达到90.6%。中试试验金属化率为75%,铁的综合回收率达到85%。     

钒钛磁铁矿含碳球团的还原机制

 以转底炉工艺为基础,对不同配碳比、不同焙烧温度、不同焙烧时间条件下的金属化球团宏观形貌和内部组织结构进行分析研究。结果表明：随着还原温度的升高,Ti在球团中由集中分布到均匀分布再到集中分布,与Fe逐渐分离,而Ti与Mg的分布状态几乎相同,且V的赋存形态几乎与Ti一致。通过扫描电镜观察及分析得知,随着还原温度的升高,球团孔隙度降低,这在一定程度上影响了还原反应的继续进行。还原时间为20~40min时,Fe与Ti、V基本能够分开,Mg与Ti则基本互溶在一起,走向一致。无论在何种配碳比的条件下,球团中均出现了金属铁和(Fe,Mg)Ti2O5,而黑钛石的存在限制了金属化率的进一步升高,且当配碳比增加到1.3时,球团中出现了新相TiC0.2N0.8。     

白云鄂博铁矿球团富氢还原动力学研究

针对气固直接还原工艺中存在着气体利用率低和还原供热不足等问题,利用恒温热重分析(TG)法,研究了氢/碳比率对白云鄂博铁精矿还原速度的影响。结果表明,在还原试验开始后40 min内,还原速率随wH2/wCO比增加而增大,使得Fe2O3→Fe3O4反应时间缩短。基于气相内扩散和界面反应的球团还原速度方程均能较好地处理本研究的数据,得到了反应速度常数与wH2/wCO的关系为:k界面=-0.1975+0.3 575wH2/wCO,k扩散=0.171 01+0.269 7wH2/wCO。根据Arrhenius方程计算出界面反应和气相内扩散活化能分别为26 k J/mol和44 k J/mol,因此本研究条件下限制性环节为气体内扩散控制。