高铝高硫低品位铁矿粉还原熔分制备珠铁

 基于转底炉珠铁工艺,以一种高铝高硫低品位铁矿粉和无烟煤为原料,在实验室条件下进行了还原熔分试验研究,考察了温度、配碳量、碱度和添加剂对高铝铁矿含碳球团还原熔分行为的影响,并分析了碱度和添加剂对珠铁中硫质量分数的影响。试验结果表明,温度为1 350～1 450 ℃时,空白球团熔分效果较差,金属铁渗碳量较低;提高配碳量,金属铁渗碳量略有增加,但熔分效果仍较差;碱度增加会促进球团还原,1 450 ℃时,碱度为0.6、0.8、1.0、1.2的球团可以实现渣铁良好分离,珠铁中硫质量分数逐渐降低,碱度为1.2时降低较明显;Na2CO3配比增加,球团熔分也会逐渐变差,1 450 ℃时球团基本均可以熔分,珠铁中的硫质量分数逐渐降低,但脱硫效果不明显;当碱度为1.2、Na2CO3配加为8%、CaF2配加为4%时,球团可以在1 450 ℃下良好熔分,脱硫效果显著,珠铁中硫质量分数为0.085%,脱硫率达到96.5%,所得珠铁基本满足炼钢要求。     

关于含碳球团生产珠铁的硫含量控制试验研究

通过对以铁精粉、煤粉、石灰石及少量添加剂为主要原料的含碳球团进行还原试验,研究了碱度( CaO/SiO2)、反应时间、加热温度、添加剂及配碳比(C/O)等不同因素对于含碳球团还原熔分及珠铁中硫含量的影响,并分析了硫元素的分配情况.试验及分析结果表明:碱度、配碳比和反应时间对于珠铁中硫含量的影响较大,而对于碱度较高的含碳...     

低配碳含碳球团组分对低温熔分性能的影响

根据低配碳直接还原—低温熔分工艺制备粒铁的技术思想,考察了渣相成分对熔分开始时间及熔分后铁收得率的影响.试验结果表明,随着CaO添加量的增加,球团熔分开始时间先减小后增加.当CaO添加量为2.0％时,熔分开始时间最短.n(C)/n(O)为0.8时,渣相熔点较低,流动性较好,有利于渣铁分离.综合考虑熔分时间、铁收得率及能耗等,实验室条件下的最佳工艺参数为n(C)/n(O) =0.8,CaO添加量为2.0％,反应时间40 min(熔分开始时间30 min+熔分时间10 min).该条件下铁收得率约为85％,铁粒中铁含量约为94％,金属化率达95％以上,可作为优质的电炉炼钢原料.     

CHARP工艺过程中的硫行为及硫控制

 对转底炉煤基热风熔融炼铁工艺(CHARP)含碳球团还原熔分过程中硫的分配、硫的行为以及如何降低或控制珠铁中的硫含量进行了实验研究。结果表明，除了控制原料中以及垫底料中硫含量以外，应尽量缩短珠铁形成以后其在炉内的停留时间，防止液态铁从垫底料中吸硫；垫底料中混合适量的固硫剂有利于降低珠铁中硫含量。含碳球团中碱度对珠铁降硫作用不大，添加适量的Na2CO3和MnO2对珠铁具有较显著的降硫效果。氧化性气氛可促进含碳球团中硫的挥发。     

高磷铁矿含碳球团还原熔分脱磷

通过对高磷铁矿中磷灰石还原机理的分析,发现配加碱性添加剂有利于抑制磷灰石还原,减少珠铁中磷含量。试验首先向含碳球团中配加CaCO3调节碱度,并在此基础上分别添加Na2CO3、CaF2,研究碱度和添加剂对球团还原熔分后珠铁和渣中磷含量的影响,得到磷的分配情况。试验结果表明:提高碱度,配加Na2CO3、CaF2均有利于抑制高磷铁矿中磷灰石的还原,降低珠铁中的磷含量。在1 400℃,碱度为1.4,Na2CO3、CaF2的质量分数均为4%,反应时间为12min时,珠铁中磷含量达到最低,脱磷率达到81.2%。     

转底炉选择性还原红土镍矿富集镍工艺研究

为解决低品位红土镍矿的合理利用问题,针对转底炉处理红土镍矿生产含镍珠铁的可行性进行了研究。文中讨论了炉渣成分以及添加剂硫酸钠对生产含镍珠铁的影响。研究结果表明,合金中Fe、C含量随着CaO含量的增加而增加,Ni含量在CaO含量为9%时达到最高的13.07%,Ni的回收率均可达到97%以上。1 500℃以下,添加SiO_2能够得到还原在球团未熔融状态下的到含镍珠铁,配碳量为6.42%时,Ni的含量最高达到5.92%,同时有较高回收率88.75%。硫酸钠有效改善金属聚集长大,低温下能够产生珠铁,硫酸钠含量3%时镍的品位达到3.25%。     

转底炉冶炼珠铁硫、磷杂质元素控制研究

对熔分时间、温度、碱度、添加剂及配碳量对转底炉冶炼珠铁工艺中S、P杂质元素的影响进行了试验分析,结果表明,随着熔分时间增加,进入珠铁的S逐渐降低,但始终保持较高水平,P略有升高,但对珠铁质量影响不大;在保证熔分的前提下,温度对S、P影响不大;随着碱度的增加,珠铁中S、P均显著降低;单一Na_2CO_3添加剂对脱S、P作用有限,配合使用CaF_2可实现较好的S、P脱除效果;配碳量对珠铁和渣以及S在渣铁问的分配影响较小。最佳工艺参数:冶炼温度1400~1450℃,冶炼时间15~20min,碳氧比1.2,碱度1.2,并配加8%Na_2CO_3作为脱杂剂,4%CaF_2作为助熔剂。     

红土镍矿选择性还原熔分制备粒状镍铁

以低品位红土镍矿(w(Fe)=19.22%、w(Ni)=1.80%)为原料,探索了焙烧温度、焙烧时间、C/O、碱度对红土镍矿选择性还原熔分制备粒状镍铁的影响。研究结果表明,球团熔分后通过简单破碎即可分拣出镍铁合金珠铁,在焙烧温度1 450℃,C/O与碱度都为0.8的条件下熔分35 min,可以获得铁、镍收得率为77.87%、96.46%,镍品位在15.97的镍铁合金,镍铁比由原矿中的0.094增加到0.189。对铁、镍收得率的影响程度从大到小依次为焙烧温度、C/O、碱度、焙烧时间。     

含碳球团低温熔分过程中硫的行为

 根据低配碳比含碳球团还原低温熔分制备粒铁的技术思想,对含碳球团还原熔分过程中硫的分配及硫的行为进行了试验研究。结果表明,影响产品铁粒中硫质量分数的主要因素为碳质垫料、球团原料中硫量以及熔分后铁粒在炉内的停留时间。为了降低铁粒中硫质量分数,应尽量限制煤粉、铁矿带入的硫量。要选择硫量较低的碳质垫料,尽量缩短熔分后铁粒在炉内停留时间。垫料中混和适量的固硫剂有利于降低铁粒中硫质量分数。球团中添加CaO未见有脱硫作用,铁粒中硫质量分数反而稍有增加。球团中配碳比的增加会导致含碳球团中煤粉带入的硫量的增加,因此配碳比的增加会稍微提高铁粒中硫质量分数。     

高铁铝土矿含碳球团的直接还原熔分工艺

采用煤基直接还原熔分技术研究了高铁铝土矿含碳球团的还原熔分工艺,考察了直接还原熔分工艺对粒铁尺寸和粒铁收得率以及熔分渣中Al2O3品位的影响.结果表明:当球团碱度为1.0,还原-熔分温度为1 450℃,配碳比n(C)/n(O)为1.4,外配Ca F2质量分数为2.0%,还原-熔分时间为20 min时,粒铁尺寸最大(15.55 mm),粒铁收得率和熔分渣中的Al2O3品位最高,分别为95.67%和43.96%.高质量的粒铁具有较高的碳含量(w[C]=3.86%)和金属铁含量(w[Fe]=93.46%)以及锰含量(w[Mn]=1.63%),能够满足钢铁工业对铁水品质的要求,同时熔分渣的化学成分也达到了黏土砖熟料的工业指标.     

渣系碱度对含碳球团渣相组成和渣铁分离的影响

采用煤基直接还原熔分技术和FactSage热力学分析软件以及XRD分析手段,研究了渣系碱度wCaO/wSiO2对高铁铝土矿含碳球团渣相组成和渣铁分离效果的影响。实验结果表明,渣系碱度对含碳球团的渣系组成和渣铁分离效果有重要影响。当碱度为1.0和1.5时,粒铁尺寸最大,渣铁的分离效果最好,粒铁收得率分别为91.55%和91.86%;当碱度为0.5时,粒铁尺寸较小,渣铁分离效果较差,粒铁收得率为65.43%。当碱度为2.0时;粒铁尺寸最小,渣铁分离效果最差,粒铁收得率只有44.53%。XRD分析结果表明,当渣系碱度分别为0.5、1.0、1.5和2.0时,熔分渣的主要组成分别为α-Al2O3-CaAl2Si2O8、α-Al2O3-CaO·6Al2O3-Ca2Al2SiO7、CaO·6Al2O3-Ca2SiO4-Ca2Al2SiO7、Ca2Al2SiO7-Fe2SiO4。FeAl4O7、CaAl4O7以及金属铁在熔分渣中的含量较少。     

赤泥综合利用试验研究

采用基于直接还原熔分的珠铁工艺处理高铁赤泥,并通过热力学分析和实验室试验进行了验证,试验结果表明:对于某铝厂生产的高铁赤泥,采用无烟煤为还原剂、Ca F2为添加剂,当赤泥与煤粉的配合比分别为85.6%和14.4%、添加剂为赤泥和煤粉总量的2%时,含碳球团在1400℃焙烧12min可实现渣铁分离,所得熔分渣经分析为浸出钪的优质原料。     

含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明:焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.      

铁水罐处理尘泥含碳球团技术研究与实践

将钢铁企业的各类尘泥通过合理搭配制成含碳球团,利用铁水罐进行高温铁浴还原加以回收利用。针对处理过程中球团不能充分熔化、渣铁分离困难等问题,在实验室进行了改进性模拟研究,重点分析了配加CaF2、CaO等熔剂对反应后铁中硫含量和铁收得率的影响。在此基础上进行了工业试验,结果表明,改进后的尘泥含碳球团在铁水罐中熔化良好,反应完全,平均铁收得率达到92.5%,实现了尘泥资源的高效回收利用。     

含碳球团还原熔分试验研究

以铁精粉、煤粉和石灰石为主要原料制成含碳球团,进行还原熔分试验,并对渣铁形貌和渣铁分离程度进行分析。结果表明含碳球团还原熔分试验的最优方案是:还原温度1 480℃,配煤量(按wC/wO计算)1.2,还原时间22 min,炉渣二元碱度R21.0。在最优试验方案下,得到的粒铁产品质量指标良好,渣铁分离效果最佳,渣中Fe O含量最低,铁收得率高达98.62%。     

Na2O对高磷硅锰合金脱磷的影响

 为研究碱性渣中添加Na2O对硅锰合金脱磷的影响,在1 400 ℃,采用含有少量Na2O的CaO-SiO2-CaF2碱性渣对[w(P)]为0.95%的高磷硅锰合金进行了脱磷热力学试验。重点研究了渣中添加Na2O对渣金间磷分配比[(LP)、]磷容量[(CP)]以及Na2O替代CaO时渣系碱度对磷分配比的影响。研究结果表明,脱磷渣的磷分配比和磷容量随[w(Na2O)]的增加而增加,当终渣中[w(Na2O)]大于1.75%时,磷分配比和磷容量基本保持不变。随着Na2O替代CaO质量分数的增加,磷分配比逐渐增加;当Na2O替代CaO的量超过3.19%时,渣中的[O2－]浓度达到饱和,磷分配比基本保持不变。     

煤基铁精粉生产低硫珠铁试验研究

对采用铁精粉、煤粉和石灰石为主要原料,配加CaF2所制成的含碳球团,在不同试验方案下进行还原试验研究,分析珠铁的生产过程和渣铁的组织成分,计算硫元素的分配情况.试验结果表明:采用合理的试验方案,能使含碳球团在27 min内还原熔分效果良好,并得到含硫量较低的珠铁;所得珠铁的内部组织结构主要由珠光体和渗碳体组成;渣中以Ca2Mg(Si2O7)和Ca3Mg(SiO4)2为主,其它成分很少;增加CaF2配入量,使得进入珠铁中的硫元素减少,进入渣中的硫元素增多;提高加热温度,使得进入珠铁中的硫元素减少,进入空气中的硫元素增多.     

熔融钒渣添加碱性添加剂吹氧氧化行为研究

熔融钒渣直接氧化提钒中碱性添加剂的主要作用是与氧化钒结合生成可溶性钒酸盐,以便后续湿法浸出。以Na2CO3和CaO为例,通过理论分析和实验室实验着重研究了碱性添加剂对转炉熔融钒渣吹氧氧化行为的影响。结合后续的湿法浸出实验研究熟料中钒的氧化状态以及其与钒浸出的关系,利用X射线光电子能谱仪(XPS)对钒渣熟料中钒的价态含量进行分析。理论分析表明熔融钒渣中的钒氧化成高价在热力学和动力学上均存在一定限制,强制供纯氧和添加碱性添加剂有利于促进钒的氧化。实验结果发现,无添加剂条件下,熔渣中钒的氧化率极限约在80%,Na2CO3和CaO的存在有助于促进熔渣中钒的氧化。随着Na2CO3和CaO含量的增加,钒的氧化率与酸浸出率有增加的趋势,区别为钠法中钒的氧化率与水浸率协同增加,而钙法中,当钒氧化率为65%时酸浸率的峰值出现,钙化熟料中CaV2O5比Ca2V2O7更容易用酸浸出。     

赤泥预还原球团的熔分

为了实现赤泥资源高附加值化综合利用,通过高温模拟试验对赤泥含碳球团还原焙烧-熔分过程进行研究。将赤泥含碳球团在1 200℃下进行还原焙烧,并结合相图分析,向粉碎后的焙烧球团中添加一定比例的CaO、Al_2O_3进行调质和熔分。结果表明,赤泥含碳球团在1 200℃下还原12min后金属化率可达91.3%,还原效果良好;在1 450℃下进行还原熔分,可实现渣铁的有效分离,金属铁收得率可达到90%以上,所得铁水质量符合炼钢要求;熔分渣中w(TFe)可降至0.5%以下,渣中主要物相为12CaO·7Al_2O_3、CaTiO_3和2CaO·Al_2O_3·SiO_2,通过熔点性能测试试验,熔化性能符合钢液脱硫条件。     

工艺条件对含碳球团还原熔分的影响

通过高温电阻炉对含碳球团还原熔分的行为进行热态模拟研究,考察焙烧温度、焙烧时间、配碳量(按照C/O计算)和炉渣碱度对含碳球团还原熔分的影响。实验结果表明:渣铁分离的最低熔分温度是1 360℃,最短焙烧时间是24.5 min,最低配碳量是1.0,最佳炉渣二元碱度R为1.2。