攀枝花钛精矿预还原制备金属化球团技术研究

针对直接使用钛精矿冶炼钛渣存在的冶炼电耗高、钛渣产能低的问题,研究开发了攀枝花钛精矿"内配碳钛精矿压球—转底炉预还原"制备金属化球团新工艺。研究发现,影响金属化率的主要因素为:还原剂配比、还原温度、停留时间、冷却方式等。工业试验结果表明,球团金属化率达到70%,最高72.65%。SEM和物相分析表明:经碳热还原,钛精矿金属化后物相组成发生了明显的变化,由钛铁矿相转变为黑钛石、金属铁等物相。     

微波碳热还原攀枝花低品位钛精矿

对攀枝花低品位钛精矿进行了微波还原试验研究。研究了预氧化、配碳量、添加剂等条件对还原钛铁矿中铁金属化率的影响。试验结果表明:在预氧化温度800℃、硼砂配比3%、焦粉配比10%、微波还原温度1000~1100℃条件下,还原60 min,还原产物铁的金属化率超过90%。分析微波强化钛铁矿还原的机理在于:微波热应力在球团内部产生大量孔隙和裂纹促进了还原气氛的扩散,快速还原产生的大量铁晶核加速了还原反应。     

钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原试验

为了研究钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原规律,以钒钛铁精矿为原料,在实验室条件下,探索了还原温度、还原时间、碱度和配煤比对钒钛铁精矿非自然碱度含碳球团高温固态还原的影响,采用X射线衍射仪测定了金属化球团的物相组成。研究结果表明,适当提高还原温度、延长还原时间、提高碱度和配煤比均可促使球团的金属化率提高;对于钒钛铁精矿金属化球团物相组成,在还原温度高于1 400℃时,金属化球团中出现大量碳氮化钛,碱度的提高有利于抑制还原产物中碳氮化钛的生成,配煤比的增加促进了碳氮化钛的生成。从后续熔分工序对钒钛铁精矿金属化球团质量要求的角度来说,高温固态还原的适宜条件,还原温度为1 350℃,碱度为1.0,还原时间为30 min,配煤比为1.3,在此条件下,球团的金属化率为93.72%,金属化球团碳质量分数为6.08%,主要物相为黑钛石和金属铁。     

钛渣电炉煤气在钛精矿预还原中应用的探讨

介绍了一种高效使用钛渣电炉煤气的方法,为今后钛渣工艺的整体布局提供数据支撑。采用热力学计算方式,得到钛渣电炉产生煤气量与球团金属化率的关系,同时根据实际生产钛精矿预还原球团所需热量的需求,得到钛渣电炉生成煤气热量与实际生产钛精矿预还原球团所需热量之间的关系。结果表明,不同金属化率钛精矿预还原球团用来冶炼钛渣,球团的金属化率无论在什么水平,其生成电炉煤气热量都低于实际球团生产所需热量。若将回收电炉煤气用来生产钛精矿预还原球团需额外增加热源,并且随着球团金属化率升高,补加热量增多。     

NaOH对钒钛磁铁精矿直接还原的影响研究

为了实现钒钛磁铁矿的低温还原,提高金属化率,以NaOH为钠化剂处理钒钛磁铁矿,钒钛磁铁精矿中配加煤粉和NaOH进行直接还原,试验研究了配碳比、直接还原温度、还原时间、Na/Si对直接还原的影响,直接还原后金属化球团利用化学分析法和XRD进行分析。研究结果表明:NaOH可以大幅降低钒钛磁铁矿的直接还原温度、显著改善还原效果。当Na/Si=0时,1 150℃、还原时间50 min,球团金属化率仅为79.87%;当Na/Si=5.0时,1 150℃,仅需30 min,球团金属化率可达93.17%。通过XRD检测结果可知,金属化球团内已形成钛、硅、铝相应的钠酸盐。NaOH的加入可以促进含铁矿物的还原,大幅降低能耗。     

台车连续炉生产镍铁金属化球团的实验研究

介绍了一种利用台车连续炉,以红土镍矿为原料,煤粉为还原剂,生产镍铁金属化球团的方法。通过对正交实验结果分析,得到可用于实际生产的工艺参数。工业实验结果表明,内配碳量是影响球团金属化率的最重要因素,但过多内配碳量带来的残余灰分会降低产品球团的品位,因此以碳氧比1．3为宜;采用一定的盖碳保护措施可以有效防止球团氧化,抑制球团金属化率的降低;考虑成本因素,流程时间不宜过长,球团在还原段的时问以24h为宜。     

钛精矿预还原球团冶炼钛渣的电耗水平分析

采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣,其吨渣电耗均高于国际先进冶炼技术的电耗,若对攀枝花钛精矿进行预还原处理后冶炼钛渣,其电耗得到大幅度的降低。根据已开展的工业试验基本数据,结合采用钛精矿、还原剂的主要成分,测算了不同金属化率钛精矿预还原球团的化学成分。在此基础上,通过热力学计算,测算了不同金属化率钛精矿预还原球团在室温和800℃热装入炉时冶炼钛渣的电耗。结果表明:钛精矿预还原是降低钛渣冶炼电耗的有效手段,以转底炉生产的60%金属化率球团代替粉矿入炉,吨渣电耗由2 800 kWh降为1 948.5 kWh,800℃热装条件下可进一步降至1 523.1 kWh,具有良好的应用前景。     

钒钛铁精矿含碳球团直接还原试验

采用正交试验和单因素试验考察还原温度、配碳量(nC/nO)、还原时间对某钒钛磁铁矿精矿直接还原的影响。结果表明,影响含碳球团金属化率的主次因素依次为还原温度、配碳量、还原时间。优化工艺参数为:还原时间35min、还原温度1 350℃、配碳量1.25、水分9%、成型压力12MPa、黏结剂加入量0.4%,此工艺条件下含碳球团的金属化率达91.77%,还原后球团的主要物相组成为金属铁。     

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%)。     

硼铁精矿含碳球团还原过程强化

为了提高硼铁精矿含碳球团的还原速率,考察了机械活化、添加催化剂、配加高反应性还原剂等强化因素对球团还原行为的影响。试验结果表明:通过矿/煤机械混磨、添加Na_2CO_3、配加木炭等均可以提高碳热还原速率;矿/煤机械混磨促进效果最明显,磨矿0.5 min时即可明显加快还原速率、降低起始还原温度,继续延长磨矿时间,其还原速率增加不明显;配加木炭会促进铁晶须的发展,导致球团体积膨胀,降低金属化球团强度。综合考虑各种强化措施对还原的促进效果、对球团性能的影响、可获得性以及加工成本,认为矿/煤机械混磨是最佳选择。     

生物质用于直接还原工艺研究

选取木炭和无烟煤作为还原剂,分别研究了还原温度、C/O、还原时间对球团金属化率的影响。此外,还采用XRD物相检测分析、对比无烟煤和木炭对球团的还原效果。研究结果表明:以生物质木炭作为还原剂具有与无烟煤相当的还原效果,当C/O相同时,配加生物质木炭的球团与配加无烟煤含碳球团相比获得球团金属化率差距并不明显,以木炭为还原剂实现含碳球团的直接还原是可行的;以木炭为还原剂时,1 200℃下,C/O=0.7,还原时间20 min时,球团金属化率可达80%以上。     

温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原影响

对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原进行了研究。结果表明,1100℃以下时,提高温度可以显著提高球团金属化率;1100℃以上时,继续提高温度对球团金属化率影响不大。球团金属化率越高,磁选精矿铁品位越高。还原温度不仅显著影响球团的金属化率,还影响金属铁相的长大及磁选效果。因此,控制适宜的温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原至关重要。     

钛铁矿的氢还原

用热天秤减重法对钛精矿氧化球团矿进行氢还原实验。氧化焙烧能分解和改变原生钛铁矿的结构,从而改善其还原性能。钛精矿氧化球团矿的氢还原过程,受假板钛矿、钛铁晶石和钛铁矿这三个矿物的连串还原反应速度的控制。从单位容积的竖炉模型计算可知,利用现有的竖炉还原技术,能生产钛精矿金属化球团。金属化球团经稀酸浸取可得高品位的金红石。     

钒钛磁铁矿金属化球团固结机理研究

以转底炉工艺为基础,在实验室模拟条件下,研究了钒钛磁铁矿金属化球团的固结机理。讨论了配碳量(C/O)、还原温度、还原时间对球团金属化率和抗压强度的影响,确定了金属化球团的固结机理。研究发现:钒钛磁铁矿金属化球团的抗压强度主要与金属铁相的数量和形态以及金属化球团内孔隙的大小有关;金属化球团孔隙的大小主要取决于配碳量高低和脉石所形成的渣相对金属化球团内部孔隙的填充状态;金属铁相的数量和形态则取决于金属化球团的还原程度。随着还原温度升高和还原时间延长,金属化球团内部金属铁相密集度增加,渣相流动性改善,从而导致金属化球团孔隙减少且变小,球团强度增加。     

钛精矿流态化预氧化氢还原试验研究

钛精矿流态化氢气还原生产高钛渣技术不仅原料选择范围广、能耗低,而且可实现清洁生产。在冷态试验基础上对钛精矿在高温下先氧化再还原试验进行了探索,研究了温度、还原时间、p(N2)/p(H2)和粒度对金属Fe还原率的影响。试验结果表明:800～950℃,随着还原温度的升高,Fe的金属化率有较明显的增加;在同一温度下,Fe的金属化率随时间延长先快速增加而后趋缓;随着粒径的减小,钛精矿的Fe还原率提高较明显;氢气的浓度对钛精矿还原影响至关重要,随着氢气浓度的增加,还原率有着明显的提高。     

含煤球团的冶金特性

采用热天平装置及单个球团加热的方法,测定了含碳球团的还原速度。研究了加热温度、球团配碳量、炉气组成、添加剂、原料种类等对含碳球团的还原速度和金属化率的影响及球团的冶金特性。实验结果表明:含碳球团的软化和熔化温度较高,含碳15%以上的球团在1000～1350℃加热时,在含CO₂较高的高温炉气中也能够实现快速自还原,达到较高的金属化率。该球团的金属化率随加热温度提高而增加。研制出一种含煤25%的冷固结铁矿球团,其单个干球抗压强度已达1000N以上,有良好的冶金性能,可用于竖炉型炼铁设备作冶炼铁水的原料,还原剂焦碳也可用非焦煤代替。     

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%。     

钒钛磁铁矿还原熔炼实验研究

钒钛磁铁矿利用还原窑对铁、钒、钛进行了研究,探索了还原温度、还原时间、还原气氛和配碳量对直接还原金属化率的影响。结果显示,还原温度和还原气氛是影响金属化率的最重要因素,还原温度达到1 350℃,还原时间达到30min,维持还原过程中性或还原性气氛,球团金属化率可稳定保持在90%以上。     

攀枝花钛精矿制取富钛料补充试验研究

以攀枝花微细粒级钛精矿为原料 ,云南吕合煤为还原剂 ,采用新型粘结剂、添加剂 ,应用预热球团和回转窑直接还原技术 ,得到的钛精矿金属化球团经破碎、磨矿、磁选后 ,可分离出Ti O2 >74 %的富钛料