Fe2 O3-SiO2-Al2 O3-CaO体系铁深度还原过程动力学研究

采用等温法和非等温法,考察了Fe_2O_3-SiO_2-Al_2O_3-CaO体系深度还原过程的还原度和还原速率变化规律,并进行了系统的动力学分析。试验结果表明,还原温度对该体系深度还原反应的还原度和还原速率影响较大。等温法确定整个深度还原过程的机理函数符合Avrami-Erofeev方程,成核长大是反应的限制性环节,表观活化能和指前因子分别为288.21 kJ/mol和1.15×10~9 min~(-1)。非等温法试验确定反应可分为前期、中期和后期三个阶段,中期主体反应阶段的机理函数符合Avrami-Erofeev方程,表观活化能和指前因子分别为272.60 kJ/mol和1.24×10~9 min~(-1)。上述研究内容为进一步分析鲕状赤铁矿深度还原过程的动力学奠定基础。     

某鲕状赤铁矿深度还原过程研究

研究了某鲕状赤铁矿深度还原过程中铁矿物随还原时间的变化特性,讨论了金属铁颗粒的生长过程。研究结果表明,该鲕状赤铁矿深度还原过程中铁的氧化物是按照Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的顺序直接还原为金属铁的。随还原时间的延长,金属铁颗粒以小颗粒向大颗粒聚集的方式逐渐长大,最终以铁颗粒的形式存在于还原后的产物中。     

鲕状赤铁矿深度还原过程中铁颗粒的长大特性

采用深度还原技术处理鲕状赤铁矿,还原产品中铁颗粒的粒度是影响分选指标的关键。通过扫描电子显微镜测试技术,对还原产品中铁颗粒的微观形貌进行分析,进而考察还原条件对铁颗粒长大特性的影响。结果表明,升高还原温度能够促进鲕状结构的破坏、增加还原物料的流动性,有利于铁颗粒的长大;随着还原时间的延长,铁颗粒的形成及长大过程可分为还原成核、深度还原和颗粒粗化三个阶段;增大C/O摩尔比使铁氧化物与还原剂的接触更加充分,促进金属铁的生成,并逐渐长大为铁颗粒。     

高硅含铁镍渣还原制备珠铁研究

为了有效回收镍渣中的铁,以石墨为还原剂,配加适量氧化钙压制成球团,采用直接还原工艺制备珠铁。探讨了还原时间、温度及碱度对球团还原、渣铁分离、金属化率的影响。结果表明,镍渣配碳球团在温度1 400 ℃、碱度0.8、还原时间12 min条件下,球团还原产物中渣铁分离良好,铁金属化率达93.89%,还原反应活化能为199.64 kJ/mol,反应速率由碳的气化反应控制,还原分离后的珠铁有望替代部分废钢用作电炉炼钢原料。     

鲕状赤铁矿深度还原过程中铁粒生长特征研究

针对国内某种难选鲕状赤铁矿的特点,进行了深度还原试验,对其深度还原过程中铁粒的生长特征进行了研究,探讨了还原温度、还原时间、二元碱度等不同试验因素对焙烧产物中铁粒的聚集、兼并和长大的影响。研究结果表明,提高还原温度和延长还原时间有利于铁颗粒的聚集和长大,过高的二元碱度不利于铁颗粒的兼并和生长。     

不锈钢酸洗污泥熔化性能的研究

利用东北大学研制的RDS-05全自动炉渣熔点熔速测定仪,基于半球点法研究了酸洗污泥、鲕状赤铁矿及其混合样的熔化性能,并就煤基熔融还原过程中渣碱度对酸洗污泥中铁、铬、镍金属回收率的影响进行了研究。结果表明,酸洗污泥“流淌温度”为1 225 ℃,鲕状赤铁矿“流淌温度”为1 126 ℃,酸洗污泥、鲕状赤铁矿混合样“流淌温度”介于1 148~1 216 ℃之间;在还原温度1 500 ℃、还原时间90 min、配碳比2.0、碱度1.5的最佳煤基熔融还原实验条件下,酸洗污泥中铁、铬、镍的回收率分别为98.75%、96.32%和98.98%。     

鲕状赤铁矿微波碳热还原-磁选提铁脱磷实验研究

采用微波碳热还原-磁选工艺对鲕状赤铁矿提铁脱磷进行了研究,考察了还原温度、碱度、添加剂用量和原矿粒度等因素对提铁脱磷效果的影响。结果表明,最佳还原条件为:还原温度1 150 ℃、碱度0.8、配碳量1.0、钠盐添加剂用量15%、原矿粒度0.15 mm;将还原所得球团磨至-0.15 mm,在65 mT磁场强度下磁选,可得到全铁含量87.98%、铁回收率95.48%、脱磷率69.42%的指标。     

鲕状赤铁矿“微波还原焙烧-弱磁选”提铁工艺

为解决鲕状赤铁矿利用的技术难题,采用"微波还原焙烧-弱磁选"提铁工艺处理鲕状赤铁矿。基于对矿物的XRD、SEM和EDX以及化学检测分析,研究了脱磷后鲕状赤铁矿"微波还原焙烧-弱磁选"的最佳工艺条件。结果发现,浮选后铁精矿在温度为650℃、煤粉配比为15%、焙烧时间为10min的条件下经微波还原焙烧后进行弱磁选,在磁场强度为80kA/m,磨矿细度为-0.038mm占41.5%的弱磁选条件下,经"1粗1扫"弱磁选工艺,最终获得了品位为62.8%、作业回收率82.5%和含磷量0.27%的磁铁精矿。     

鄂西某鲕状赤铁矿石工艺矿物学研究

鄂西某鲕状赤铁矿石铁品位为43.50%,铁主要以赤铁矿形式存在,铁在赤铁矿中分布率为96.34%。矿石主要有用矿物为赤铁矿,脉石矿物主要为石英、高岭土和鲕绿泥石。矿石结构主要为针状-纤维棉絮状结构、交代结构、隐晶质结构、鳞片状结构、自形-半自形粒状结构;矿石构造主要为鲕状构造和浸染状结构。赤铁矿主要呈鲕粒状集合体形式产出,直径0.08～0.8 mm;部分呈不规则粒状、细脉状或与脉石镶嵌状形式产出,粒度0.02～0.2 mm,部分小于0.005 mm;少量呈浸染状形式产出,粒度小于0.005 mm。赤铁矿的粒度极细,+75 μm粒级仅占23.87%,-5 μm粒级含量达39.20%。赤铁矿粒度极细,部分胶磷矿呈鲕环或鲕核分布在赤铁矿鲕粒内部,要通过常规选矿工艺实现磷的脱除,需磨细至5~10 μm以下。因此建议采用选冶联合方式进行选矿。     

高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原中试研究

首次采用转底炉直接还原焙烧-磁选方法,对高磷鲕状赤铁矿进行了转底炉中试试验研究。在混合物料配比为m(原矿)GA6FA m(还原煤)GA6FA m(石灰石)GA6FA m(脱磷剂)=100 GA6FA 20 GA6FA 15 GA6FA 1,转底炉焙烧温度1 150℃~1 250℃,还原时间为70 min,含碳球团厚度2~3层(约55~65 mm)的条件下,最终获得的球团平均金属化率88.97%,两段磨矿磁选所得金属铁粉产率42.35%,TFe品位92.56%,铁回收率84.26%,P含量0.04%。金属铁粉压块密度为5.02 t/m3,可以作为优质的电炉炼钢原料。用扫描电镜(SEM)对焙烧温度1 250℃和1 300℃的金属化球团磨选所得金属铁粉进行分析,焙烧温度1 300℃的球团磨选金属铁粉中有单质磷的存在,说明对高磷鲕状赤铁矿而言,必须控制还原温度,选择性还原铁,避免还原磷。      

鲕状赤铁矿的微波介电特性研究

采用微波谐振腔微扰法, 在1 051~1 052 MHz和2 339~2 345 MHz微波频率和室温条件下, 研究了鲕状赤铁矿与还原剂、脱磷剂混合颗粒样品在微波场中的介电特性, 考察了样品粒度、还原剂种类、配碳系数、脱磷剂种类与用量对介电常数、损耗因子和损耗正切的影响规律。结果表明, 采用较高微波频率, 样品粒度0.42~5 mm, 以焦炭为还原剂, 采用较大的配碳系数, 并以9%的Na₂CO₃作为脱磷剂有利于样品获得较好的微波加热效率, 在此条件下样品介电常数、损耗因子和损耗正切的变化范围分别为4.29~5.79、0.47~0.87、0.062~0.65。可为鲕状赤铁矿的微波还原脱磷研究提供理论依据。     

高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原提铁降磷研究

为了模拟转底炉直接还原高磷鲕状赤铁矿过程,采用顶部辐射加热的马弗炉对含碳球团进行了直接还原研究,考察了焙烧温度、焙烧时间、含碳球团层数对还原效果的影响。结果表明,最佳焙烧条件为: 转底炉高温区焙烧温度1150 ℃、转底炉转动一周时间60 min、含碳球团层数为2层(约36 mm),在此条件下进行了转底炉直接还原工业化实验,获得Fe品位92.34%、Fe回收率82.26%、P含量0.08%的还原铁产品。机理研究表明,从顶层到底层的球团,传质传热变弱,还原铁铁回收率逐渐降低,而氟磷灰石呈现由大部分还原到几乎不还原的规律。     

低品位铁矿球团微波加热煤基直接还原-磁选试验研究

针对某铁品位48.92%的赤褐铁矿采用内配煤粉的方式造球, 再进行微波加热直接还原-磁选分离。研究结果表明, 微波对整个内配碳球团同时加热, 且优先加热其中的煤颗粒和铁矿物, 有助于赤褐铁矿快速分解和还原成金属铁, 此时脉石矿物温度较低, 不仅抑制了铁橄榄石等化合物的生成, 而且在热应力的作用下有利于金属化球团的磨选分离。在物料量270 g, 微波输出功率1.4 kW, 内配碳球团经62 min焙烧后温度可达1 200 ℃, 此时球团金属化率高达96.23%; 当磨矿时间20 min, 磁场强度120 kA/m时, 可获得铁品位75.83%、铁回收率91.45%的铁精矿。     

河南某鲕状赤铁矿石工艺矿物学研究

河南某鲕状赤铁矿石铁品位为52.50%,铁主要以赤铁矿形式存在,分布率为75.37%。矿石中主要矿物为赤铁矿、伊利石及菱磷铝锶矾。为给矿石合理开发利用提供参考,对其进行了工艺矿物学研究。结果表明：赤铁矿常呈椭圆形鲕粒,细粒或隐晶状赤铁矿集合体与脉石矿物呈椭圆状的包复颗粒由核心和同心状外壳聚集而成,鲕粒中各成分相互混杂,局部赤铁矿聚集;部分赤铁矿呈他形粒状单体或集合体不均匀分布;偶见赤铁矿呈隐晶状胶结物分布于砂屑粒间;赤铁矿嵌布粒度微细,0.037~0.003 mm粒级占87.17%。采用传统选矿方法处理该矿石难以取得理想的指标。推荐采用深度（直接）还原工艺将微细粒弱磁性铁矿物转变为可通过弱磁选分离的磁铁矿或金属铁,再通过磁选分离。     

低镁钒钛磁铁矿内配碳球团还原控制机制研究

为开发利用辽宁朝阳地区低镁钒钛磁铁矿资源, 以石墨为还原剂, 研究了还原温度、还原时间对低镁钒钛磁铁矿内配碳球团还原过程的影响, 并进行了反应动力学研究, 并采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等分析方法对还原控制机制进行了分析。通过计算分析确定低镁钒钛磁铁矿还原过程限制性环节为O原子在产物层内的扩散, 反应表观活化能为228.80 kJ/mol。研究结果表明, 低镁钒钛磁铁矿与攀西地区钒钛磁铁矿相比, 易于还原。当还原温度超过1 200 ℃时, 球团均能快速进行反应; 延长还原反应时间, 还原产生的金属铁从矿物颗粒外表面到内部依次析出, 球团内部新生相界面逐渐清晰。     

高磷鲕状赤铁矿气化脱磷动力学研究

为探索烧结过程中高磷鲕状赤铁矿的脱磷机理, 采用综合热分析仪, 在升温速率分别为10、15、20 ℃/min的条件下, 通过与Fe₂O₃的对比试验, 对高磷铁矿进行了气化脱磷动力学研究。结果表明: 气化脱磷反应在第2失重阶段发生, 且温度为850 ℃时, Ca₅(PO₄)₃F和脱磷剂反应开始, 1 050 ℃左右, 脱磷反应最剧烈。采用Ozawa法计算了高磷铁矿反应的第1、2阶段和Fe₂O₃反应的第2阶段活化能, 分别为104.71, 250.55和168.80 kJ/mol, 脱磷反应过程中克服能垒需要更高能量; 气化脱磷反应机理函数符合二维扩散Valensi方程。