我国海绵钛生产工艺改进途径分析

我国的海绵钛产能在近几年借助于国外技术得到飞速发展,但生产技术除还原-蒸馏工序与国外技术差距不大外,其余工艺技术均落后于国外。分析了国内钛渣生产、氯化生产、TiCl4精制、TiCl4还原-蒸馏及镁电解生产中工艺与装备存在的缺陷,提出了如何利用国外技术与装备使用本土原料以及如何将国内技术与国外技术对接的问题,与业内同行商榷。     

金属钛制备工艺研究进展

本文介绍了热还原法制备金属钛的工艺,包括Kroll法、镁还原低价卤化物、PRP法及Hunter法及电解法,包括电解TiCl4法、FFC剑桥工艺、EMR／MSE等,分析了各种方法的机理及特点。并且认为以TiCl4为原料制备钛工艺降低成本的空间很小;如能生产出低成本的TiCl4,钛成本高的问题将很快得以解决;从熔盐中直接电解TiO2制备金属钛,是低成本金属钛制备新工艺的发展方向。     

真空下铜还原高铁闪锌矿的研究

进行了真空下铜还原高铁闪锌矿的研究。ZnS中的Zn以锌蒸汽形式冷凝回收,液态Cu2S与矿物中的FeS形成锍Cu2S-FeS,锍经吹炼后,Cu催化剂再生。结果表明,物料中铜锌摩尔比为4、还原温度为850℃、恒温45 min时,锌挥发率在95%以上。     

韩国POSCO公司的镁业务进展

主要介绍了韩国POSCO公司的镁业务。从镁锭生产、镁板材制造、镁业务进展及典型的应用成果、镁材项目等4个方面进行了评述。POSCO公司采用第三代环保型热还原工艺,利用垂直一体型还原炉生产镁锭;通过薄带连铸技术,连续轧制生产板卷产品;镁材产品已广泛应用于电子和汽车配件;另外,POSCO公司还参与了韩国政府主导的运输车辆用超轻量镁材项目。从长远来看,将有助于推动韩国电子、汽车行业实力的整体提升。     

大型金属镁还原炉的开发

分析了蓄热燃烧技术应用于我国镁还原工业的必要性,设计开发了66罐的大型金属镁还原炉,利用蓄热燃烧技术达到大幅节能降耗的目的,通过弥散燃烧、多点供热以及炉体结构的设计实现炉膛温度的三维均匀,达到炉体大型化、提高产镁率、延长还原罐及炉体寿命、缩短还原周期等目的.     

外包法直接还原钛铁矿过程的动力学研究

采用外包还原剂的方法对钛铁矿进行直接还原试验,研究了直接还原钛铁矿的动力学。结果表明,半焦粉直接还原钛铁矿分为两个阶段,第一阶段是升温阶段和恒温的初始阶段,受界面化学反应控制,表观活化能为113.14kJ/mol;第二阶段为恒温阶段,受固相中气体的内扩散控制,表观活化能为180.13kJ/mol。温度对还原度和还原速率的影响显著。随着温度的升高,还原度随之升高,反应速率加快;延长恒温时间也可以提高还原度,但恒温阶段反应速率增加缓慢     

新型硅热法炼镁还原炉的设计开发

叙述了蓄热燃烧技术应用于我国镁还原工业的必要性。设计开发的70罐新型金属镁还原炉,采用蓄热燃烧技术,能耗大幅度降低,通过弥散燃烧、多点供热以及对炉体结构的优化设计,实现了炉膛温度的三维均匀,具有炉体新型化、产镁率高、还原罐及炉体寿命延长、还原周期缩短的特点。     

攀枝花钛渣组合式流化床氯化制备TiCl4的研究

以攀枝花高钙、镁钛渣为原料,采用组合式流化床反应器进行氯化制备TiCl4的研究,试验结果表明:组合式流化床反应器具有较强的抗粘结能力,其设备单位面积的TiCl4产能达到38～76 t/(m2.d),为普通沸腾氯化反应器的1～3倍.     

锌冶炼铅银渣还原焙烧挥发铅锌试验研究

研究了铅银渣还原焙烧挥发铅、锌,考察了升温制度、焙烧温度、焙烧时间、焦粉用量、添加剂用量等对铅锌挥发率的影响。结果表明:在1 200℃下恒温焙烧60 min,控制焦粉用量40%、添加剂氧化钙用量4%,铅、锌挥发率分别高达98.85%和97.6%,挥发效果较好。     

联合法海绵钛生产中主要杂质分析及其控制

论述了联合法海绵钛生产中主要杂质(Fe,Si,Cl,C,N,O)的来源、分布及其对产品质量的影响,对比分析了国内外海绵钛产品质量存在差异的原因,从原料(TiCl4、镁锭、氩气)、设备(反应器)、操作工艺(加料制度、散热体系)等方面分析了减少杂质含量的控制措施。     

低合金钢钢锭红送裂纹的形成机理

调查了现场低合金钢钢锭红送裂的产生情况,计算并分析了钢锭红送及再加热过程中温度场和应力场的变化规律,测定了钢锭的高温强度和塑性,在此基础上分析了钢锭红送裂纹的形成机理。为生产中防止产生红送裂纹提供了理论依据。     

钨酸钙球团碳化硅还原试验研究

采用高温炉恒温试验对不同时间、温度及还原剂配比条件下钨酸钙与碳化硅球团还原情况进行研究,结合熔点测试结果分析了球团在升温过程中的物理变化行为,得到各影响因素对球团还原的作用关系及钨直接合金化炼钢工艺的优化条件。结果表明,在1 400～1 500℃时,钨酸钙球团可以被碳化硅还原,还原产物为W、WC、Ca3(Si3O9)及SiO2,球团还原反应可能由固—固、固—液反应共同组成,在升温过程中亦发生碳化硅相变和分解、还原剂的氧化及钨金属的二次氧化;在1 400～1 500℃和10～30min时,低温条件下适当延长反应时间、时间较短条件下适当增加反应温度及适当提高还原剂配比有利于提高球团还原反应率;钨直接合金化电炉炼钢工艺中,采取钨酸钙快速还原,防止钨金属二次氧化措施,可以实现钨酸钙在冶炼早期大部分被还原。     

均热炉群钢锭烧好动态预报计算机优化控制系统及其应用

以钢锭系统热送热装热过程二维数学模型[1]和钢锭系统热送热装热过程一维在线控制数学模型[2]为基础,成功地开发出了均热炉群钢锭烧好动态预报计算机优化控制系统,并在某公司投入实际生产应用。通过对系统投运前后实际生产数据的统计和分析可以看出:模型投运后大大改善了钢锭烧好预报的准确性,成功地解决了现场经常出现的随机待轧等技术难题,从根本上杜绝了钢锭在高温区的停留,即:将高温的待轧过程提前到低温阶段进行,显著地减少了钢锭的加热时间和均热时间,减少了钢锭的氧化烧损,降低了均热炉的燃料消耗。所做工作对国内外其它工业炉群的计算机优化控制和管理提供了可供借鉴的成功案例。     

蓄热式脉冲燃烧控制技术的开发及应用

分析了蓄热式燃烧技术在镁还原炉应用实践中产生的问题及其成因,针对金属镁还原工艺具有保温时间长及温度均匀性要求高的特点,开发了蓄热式脉冲燃烧控制技术,改善了炉温均匀性,提高了镁成品质量,可有效降低热还原法制备金属镁的成本.通过在镁还原炉中的实际应用,介绍了其系统组成,对蓄热式技术在镁还原炉中的应用与改进具有参考价值和指导意义.     

大型蓄热式金属镁还原炉炉内热过程的模拟与应用

将蓄热燃烧技术的优点与金属镁还原工艺的特点相结合,开发了具有66支还原罐的大型蓄热式金属镁还原炉。应用FLUENT软件对炉膛内流动、燃烧及耦合换热过程进行模拟。结果表明,将蓄热燃烧技术应用于金属镁还原炉,可以形成均匀的流场和温度场,从根本上解决了传统倒焰式还原炉炉内流场不均匀及上下排还原罐温度不一致的问题。将新型还原炉应用于工程实际,取得了良好的应用效果,较传统还原炉炉温均匀性提高70%,单炉产量提高1倍以上,还原周期缩短1.5h,还原罐的使用寿命延长30天,吨镁能耗降低60%。     

镁热法生产海绵钛还原过程强制散热研究

针对镁热法生产海绵钛还原过程散热慢和还原周期长的问题,采用强制散热的方法,考察了海绵钛散热量对海绵钛质量、四氯化钛加料速度和还原生产周期的影响。结果表明,强制散热是海绵钛还原中期降低反应釜壁温度、提高海绵钛质量和四氯化钛加料速度、缩短还原周期的有效方法。     

皮江法炼镁与真空碳热还原法炼镁生命周期评价比较研究

对皮江法炼镁工艺和真空碳热还原法炼镁工艺进行了生命周期评价研究。评价过程以1 t镁锭为功能单位,研究了包括原料开采、物料制备、物料耗损、能源生产、污染排放等过程的环境负荷以及能源消耗。在得出生命周期评价相关参数的基础上,对皮江法炼镁与真空碳热法炼镁在资源与能源消耗、气型污染物的排放和对环境的影响方面进行了比较,明确了上述两种不同工艺过程各自的环境负荷和能源消耗特点。通过比较,碳热法炼镁工艺较皮江法在资源节约、节能减排、环境保护及可持续发展方面有明显优势。     

新型金属镁还原炉热过程的数值模拟

受高温真空加热工艺的制约,传统金属镁还原炉内的流动和温度分布极不均匀,排烟温度很高,炉子热效率低.本文模拟计算了新设计开发的蓄热式金属镁还原炉的热过程.通过对炉内流场和温度场的数值模拟,证明该新型还原炉在流场组织、温度场均匀性以及强化金属镁的还原过程等方面具有明显的优势.     

含铌尾矿的直接还原研究

为开发一种新的铌铁冶炼工艺,实现综合利用国内包头白云鄂博特殊矿的铁-铌-稀土资源,进行了含铌尾矿冶炼新工艺的基础性研究。由热力学分析可知,标准状态下,C直接还原NbO的温度(1 489℃)比还原FeO的温度(705℃)高得多,所以可以通过罐式法直接还原含铌尾矿,先还原铁,分离铁与铌氧化物,使铌富集在渣中,达到铌铁分离的目的,然后再还原铌氧化物。并在此基础上,将含铌尾矿的还原效果与铁精矿的进行对比与分析,确定最佳的还原工艺和操作参数。综合各种因素,通过对3种不同装料方式罐式法还原试验的比较分析,认为最适合的还原工艺参数为:950℃饼状罐式法还原,还原时间4 h。