熔融还原炼铁法用耐火材料的现状及其发展

熔融还原炼铁技术是当代世界冶金工业中引人注目的前沿开发技术之一，可以预料熔融不技术在本世纪末将有较大的突破，二十一世纪将有可能与高炉法并存而因地制宜地加以采用。由于熔融还原工艺的工作条件严酷，反应器的寿命很低，耐火材料的问题能否根本解决是决定熔融还原工艺能否投入使用的关键因素之一。本文讨论了两种较有发展前途的熔融还原工艺ＣＯＲＥＸ法和ＤＩＯＳ法及其所用耐火材料的现状，并预示了其发展前景。     

一步法熔融还原炼铁流程的模拟

本文对一步熔融还原炼铁流程进行了流程系统计算机模拟研究，建立了相应的通用程序软件．对不同煤种、铁矿石组成、铁浴炉渣碱度、铁浴出口温度及二次燃烧率等参数条件下的各项物料消耗、能量消耗及利用等指标作出了预报，并与二步熔融还原炼铁流程进行了物耗、能耗、成本等的比较，其结果可为该炼铁流程的概念设计提供依据和参考．     

熔融还原炼铁与清洁能源化工联合生产工艺

熔融还原炼铁工艺直接使用非焦煤生产液态铁,具有流程短,投资和生产成本低,环境污染小,铁水质量好的优点,是面向21世纪的前沿炼铁技术,给合一定的化工方法,将熔融还原炼铁工艺附产的大量煤气,转化成一种清洁能源－二甲醚,可进一步提高熔融不炼铁工艺过程的能量利用率,本文就熔融还原炼铁与清洁能源的联合生产工艺方法和特点进行了探讨。     

熔融还原炼铁用耐火材料的研究现状

综述了国内外熔融还原炼铁用耐火材料的研究现状。讨论了熔融还原技术的工艺特，点及其耐火材料的使用条件。分析了目前已基本成熟的ＣＯＲＥＸ工艺的耐火材料的使用现状及存在问题，和铁浴式熔融还原炉用耐火材料的研究现状，存在问题及前景。     

流化床+铁浴熔融还原炼铁过程的分析

本文对流化床＋铁浴熔融还原炼铁流程进行了分析，从能量守恒以及能量贬质观点，综合评价和分析其用能过程，并绘出了全系统完整的流图，通过对薄弱环节分析，考察了流程的热力学完善性，并提出了一些相应的改善措施，为熔融还原炼铁流程的可行性研究及流程选择提供了依据.     

钛铁矿和高磷铁矿混合矿氧气顶吹熔融还原炼铁的工艺条件

采用氧气顶吹熔融还原法进行了高磷铁矿和钛铁矿混合矿炼铁的实验研究,考察了熔渣四元碱度、反应温度、碳氧摩尔比、通氧时间、保温时间和氧流量对炼铁效果的影响. 结果表明,提高反应温度、在一定范围内增加CaO加入量、提高碳氧摩尔比、延长通氧时间和保温时间、增加氧流量都能不同程度地提高铁还原率. 确定的合理工艺条件为：温度1500℃,碱度1.3,碳氧摩尔比1.0,保温时间30 min,通氧时间10 min,氧流量350 L/h,在此条件下渣铁分离较好,铁还原率达96.17%.     

一步熔融还原炼铁流程的分析

本文对一步熔融还原炼铁流程进行了分析，考察了流程的能量分布情况，为一步熔融还原炼铁流程的节能和可行性研究提供了依据．     

熔融铜渣回收铜及铜铁合金工艺研究

本文根据某炼铜熔融炉渣的矿物特性和选矿工艺特点,提出了一种"两步法"新工艺分别回收铜和铜铁合金,即低温阶段回收铜,高温阶段回收铜铁合金。该工艺对铜和铜铁合金提取比较充分,回收率均在90%以上。回收铜的品位可达99%,可直接送去火法精炼;产出的铜铁合金有害杂质少,可作为耐候钢的理想原料,其价值比纯铁高。此工艺用粉状或粒状非焦煤代替焦炭作还原剂,不用烧结,可以充分利用铜厂现有的设备,节省投资成本。该工艺简单易行,操作方便,有效实现了铜渣的资源化利用,具有良好的经济、社会和环境效益,是一种应用前景广阔的铜渣再利用工艺。     

无烟煤直接还原铜渣中铁矿物工艺研究

铜矿经熔炼等工序提取铜后,渣中的铁元素含量通常超过30%(质量分数)。直接还原-磁选制备金属铁是利用铜渣中铁资源的有效途径。以无烟煤为还原剂,用正交实验和单因素实验考察了焙烧温度、焙烧时间、碳铁物质的量比、碱度等因素对铁金属化率的影响。结果表明铁金属化率随焙烧温度、焙烧时间、碳铁物质的量比、碱度的增加先增加后基本保持不变,各因素影响铁金属化率的顺序为焙烧温度焙烧时间碳铁物质的量比碱度。无烟煤直接还原铜渣的工艺条件:焙烧温度为1 100℃,焙烧时间为90 min,碳铁物质的量比1.4,碱度为1.6。在此条件下铁金属化率达到91.84%。     

铜渣氢气还原过程中的物相转变

对铜渣进行氢气还原处理,分析了还原温度和时间对还原前后铜渣物相组成和微观形貌的影响,并对还原过程的物相转变进行了讨论. 结果表明,铜渣氢气还原产物为金属Fe和玻璃态SiO2,二者的产出量随还原温度升高和还原时间延长而增加,950℃还原6 h铜渣中铁还原率比800℃时高47.4%,随反应时间延长铜渣中铁还原率增长速度变慢;原渣中狭长或树突状的铁橄榄石相还原后转变为不规则颗粒状或片状金属Fe相,随还原时间延长和温度升高,颗粒表面变得更加致密;铜渣氢气还原制备金属Fe催化剂时还原温度900~950℃、还原时间3~5 h为宜.     

炼铜反射炉水淬渣工艺矿物学

采用XRF, XRD, SEM-EDS, M?ssbauer及金相显微分析等对炼铜反射炉水淬渣进行了工艺矿物学研究. 结果表明,渣中含铜1.06%(w),主要以冰铜存在;全铁量为36.41%(w),Fe2SiO4占53.5%(w),Fe3O4为32.5%(w),Fe2O3为14.0%(w),且铜、铁、硅矿物紧密共生,呈细粒不均匀嵌布. 热力学分析表明,在CaO和O2存在条件下,硅酸铁转化为磁性氧化铁的趋势较大. 采用浮选回收铜-高温脱硅-磁选分离铁的选冶工艺处理炉渣,当磨矿细度-0.074 mm含量从75%增加到95%时,一次粗选铜回收率从18.6%增至39.02%,粗选精矿铜品位为4.6%. 炉渣在CaO/SiO2摩尔比0.9、1350℃氧化30 min、10 K/min缓冷速度下脱硅后,经破碎、磨矿、磁选,铁回收率为71%,铁精矿品位达62%.     

铜冶炼熔渣中铁组分的迁移与析出行为

采用高温氧化改性方法,以某铜冶炼厂铜冶炼熔渣为原料,研究了渣中铁组分的迁移与析出行为. 考察了氧化时间、氧气流量与温度对铁组分迁移与析出行为的影响,分析了改性前后渣中物相组成及形貌,测定了磁铁矿相的晶体大小和体积分数. 结果表明,延长氧化时间、增加氧气流量及提高氧化温度均有利于渣中铁组分的迁移、富集、析出与长大,优化条件为温度1653 K、氧气流量7 L/min、氧化时间6 min,在此条件下,磁铁矿相的晶粒度由20 mm提高到80 mm、体积分数由20%提高到50%;经磁选分离得到54%(w)的铁精矿,回收率为90%左右.     

镍铁冶炼炉渣矿物纤维表面改性的研究

对镍铁冶炼渣矿物纤维进行了表面改性研究,考察了改性剂浓度、改性时间对矿物纤维改性效果的影响,利用红外光谱仪、扫描电镜等对改性后的矿物纤维进行了表征,并测试了改性前后矿物纤维的活化指数。     

基于自热型酸化提取铜冶炼渣中有价组分铁

本文以铜冶炼渣为研究对象,采用自热型反应,以加工业硫酸酸化、酸浸提取的方法提取有价元素铁.研究考察了液固比、自热反应温度、溶出时间、溶解温度因素对铜冶炼渣中铁溶出的影响规律,以单因素实验为基础,进行正交实验,优化浸提铜冶炼渣中铁的工艺条件.实验结果表明:铜冶炼渣酸浸提取铁的最优工艺条件为:自热反应温度90℃、液固比0.8、溶出时间30 min、溶解温度70℃,此时铁的提取率达到69.95％,通过XRF(X-ray fluorescence spectrometer,X射线荧光光谱分析仪)、SEM(scanning electron microscope,扫描电子显微镜)、XRD(X-ray diffraction,X射线衍射仪)、EDS(energy dispersive spectroscopy,能谱仪)等手段对浸取渣的物相和微观形貌进行表征,分析结果表明:铜冶炼渣自热酸浸后,浸取渣中只有SiO2、少量含铁化合物以及微量CaSO4存在,说明铜冶炼渣通过自热式酸浸反应可以充分浸取其中的有价组分铁.该法为铜冶炼渣资源化高效利用探索出一条新的工艺思路.     

铜电炉冶炼贫化渣焙烧富集Fe3O4

以云南某铜冶炼厂电炉贫化渣为原料,在有氧气氛下加入CaO高温焙烧铜渣,分析了焙烧时间、焙烧温度、铜渣粒度、气相气氛对磁化焙烧效果的影响,利用SEM和XRD等对焙烧样品的微观形貌、物相变化进行分析,并通过热重分析考察了添加CaO及研磨粒度对铜渣焙烧过程的影响. 结果表明,加入CaO能有效促进Fe2SiO4分解,磨矿越细越有利于反应进行,随焙烧温度提高、焙烧时间延长,a-Fe2O3增多,而Fe3O4先增加、温度超过850℃后减少;过高温度及过长焙烧时间不利于Fe3O4富集,且过低的氧势不利于富集Fe3O4的气固反应进行,Fe3O4富集的优化条件为空气气氛下850℃焙烧2 h.     

超纯低压转子钢冶炼渣系研究

一重生产超纯低压转子钢的工艺流程为EAF-LF-VD-VCD,为了满足超纯低压转子钢的成分要求,在理论分析的基础上,通过实验室实验研究和热力学计算,得到能满足超纯低压转子钢成分要求的高效脱磷及脱硫渣的成分.其中,在高效脱硫渣中,SiO2含量小于6％可以保证在LF-VD精炼过程中不发生增硅现象,而Al2O3含量为2％～％...     

铜镍渣的胶凝活性研究

本文采用XRD-Rietveld定量法及HF溶蚀法研究了铜镍渣的玻璃相含量,利用水泥等量替代法研究了铜镍渣的活性,并通过XRD、FT-IR、TG-DTG和SEM等对铜镍渣水化产物的微观结构进行分析.研究表明,铜镍渣玻璃相含量具有较好的一致性,其玻璃相含量大约为27.58％.铜镍渣中的玻璃相呈现潜在的胶凝活性,平均粒径8.3 μm的铜镍渣活性指数为0.70.当铜镍渣取代30％水泥时,铜镍渣水泥28 d抗压强度为37.4 MPa;当取代50％水泥时,铜镍渣水泥28 d抗压强度为22.4 MPa.水泥水化生成的氢氧化钙会促使铜镍渣溶蚀解聚,并生成C-S-H凝胶,这些凝胶与水泥的水化产物共同为铜镍渣水泥提供了强度.     

添加剂对铜渣还原尾渣微晶玻璃析晶行为及性能的影响

铜渣还原尾渣与CaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃的化学组成相似,采用熔融法以铜渣还原尾渣为主要原料制备微晶玻璃可为铜渣的高效利用提供一种有效途径。通过DSC、XRD和SEM-EDS等技术研究了不同添加剂(B₂O₃、CaF₂、TiO₂和Cr₂O₃)对微晶玻璃物相组成、抗折强度、体密度、吸水率和显气孔率等性能的影响。结果表明:无论添加哪种添加剂,微晶玻璃均能析出力学性能较好的钙长石和钙铝黄长石,且能使晶体析晶方式转化为整体析晶;添加B₂O₃可使微晶玻璃性能最优,其次是TiO₂与CaF₂。     

煤在铜渣熔融还原铁尾渣降温中的热解特性

通过动力学计算,结合XRD和气相色谱分析,对降温条件下单煤及以铜渣熔融还原尾渣为载体的煤的热解行为进行了研究. 结果表明,在初始温度1200℃、降温速率6.667 K/min条件下,煤混渣中煤热解最大速率较单煤增大,时间提前6~7.5 min,失重增加4.51%~11.43%;煤混渣热解气体中H2含量增高,原因为渣中CaO组分对煤中芳香环的脱氢效应;单煤及煤混渣样在降温过程中热解及气化反应均属一级反应,煤混渣样初始热解及气化反应表观活化能低于单煤,但主热解区表观活化能大于单煤,原因为主热解区还原性气氛增强,同步发生渣中高价铁氧化物的还原,反应类型增加,表观活化能变大.