添加剂对海滨钛磁铁矿直接还原磁选钛铁分离的影响

针对内配煤直接还原钛磁铁矿引入灰分和杂质从而降低钛产品品位的问题,利用包埋法进行直接还原,将无碳球团包埋在煤中,并分别以萤石和硫酸钠为添加剂,探讨此工艺的可行性及添加剂对还原的影响。结果表明:利用此工艺可实现铁还原的同时获得高品位钛产品的目标,且添加硫酸钠的效果优于添加萤石的效果;添加适量的萤石或硫酸钠均促进钛磁铁矿的还原,钛矿物由含钛低的钛铁尖晶石向含钛高的钛铁矿和亚铁板钛矿转变。金属铁颗粒长大有利于钛铁分离并分别富集,钙长石、霞石和Fe S的形成是分别促进铁颗粒长大的原因,但添加过量的萤石和硫酸钠导致还原生成的金属铁聚集相连,阻碍气体扩散,不利于含钛矿物的还原。     

铝热自蔓延法制备低氧高钛铁合金及表征

以金红石、钛精矿、Al为原料采用铝热自蔓延法制备出低氧高钛铁。研究相关反应体系的热力学及动力学问题,考察配料比、熔渣类型、发热剂等对铝热自蔓延过程的影响,采用XRD,SEM以及化学分析等技术对高钛铁合金进行表征。结果表明:反应体系的绝热温度大于1800K,反应能自我维持进行;Al还原TiO2反应的表观活化能为93.676kJ.mol-1,反应级数为0.01,Al还原TiO2和Fe2O3的表观活化能为300.740kJ.mol-1,反应级数为1.20;合金主要由TiFe2、TiFe以及Fe2TiO0.13等钛铁低氧固溶体相组成,夹杂相存在是导致合金中氧含量高及微观缺陷存在的直接原因;合金中钛、铝、铁、硅含量分别为:60.0%～62%、7.0%～11.0%、21.0%～25.0%以及3.0%左右;合金中的氧被有效去除,最低为1.85%。     

富氢气基还原钛铁矿及其气相组分的耦合作用

利用大载荷热重分析仪、质谱仪、碳分析仪、SEM和XRD测定不同还原条件下钛铁矿(FeTiO3)气基还原产物的质量损失率、钛和镁元素分布、微观结构及物相组成,研究富氢气体还原钛铁矿过程中各气体组分间的耦合作用机制。结果表明:在氢气还原过程中金属铁在颗粒外层聚集,并伴随着钛和镁两种元素的聚集形成致密层;富氢气体还原则不形成相应的致密层,金属铁以细小颗粒状较均匀地分布在颗粒内部,钛和镁也较为均匀地分散在整个颗粒内部。此外,富氢气体中的CO能在金属铁的表面形成一定量的表面碳,并能将H2O分子重新还原为氢气,从而提高了氢气在还原过程中的利用率。     

真空-还原精炼法制备低氧高钛铁合金

针对铝热还原法制备的高钛铁中O含量高、夹杂多等缺点,提出了以铝热法高钛铁为原料进行真空还原精炼制备低O高钛铁的新思路。研究了精炼温度、精炼渣等因素对精炼效果的影响,采用XRD、SEM及化学元素分析等手段对高钛铁合金进行了研究。结果表明,合适的精炼渣和较高的精炼温度对保证精炼效果十分重要;还原精炼后合金的微观结构均匀致密,夹杂物得到有效去除,O含量显著降低;2000℃时以CaO-Al2O3为精炼渣制备的高钛铁合金中钛含量为69.80%,铁含量为22.55%,铝含量为2.58%,硅含量为2.02%,O含量为2.60%,符合优质高钛铁合金的技术要求。     

Effect of Ilmenite Component and AIR on Element Distribution of Titanium Slag Smelted by DC Arc Furnace

助化学平衡计算法,对冶炼过程中钛、碳及伴生元素的分配行为进行了研究,并用生产结果加以验证,计算结果与实验结果较吻合。结果表明:钛铁矿中Ti O2和Fe O含量的增加,增加了作为微量元素和用于还原Fe O和Ti O2的C量,提高了钛渣中总的Ti O2和Ti2O3的量,同时降低了用于还原Fe2O3的C量,降低了钛渣中Fe O的含量。当钛渣中Fe2O3含量由12%增加到20%时,作为微量元素C和用于还原Fe2O3的C量分别降低了0.006 mol和0.348 mol,钛渣中总的Ti O2和Ti2O3的量分别降低了8.34%和2.37%,而用于还原Fe2O3的C量增加了约0.36 mol,Fe O的质量分数增加了8.94%。其他成分对钛渣中总的Ti O2量的影响程度由大到小排序为:Si O2>Mg O>Al2O3>Ca O。对钛渣还原冶炼过程中元素分配行为的研究,可实现对工艺的更好控制、提高钛渣品位。     

预氧化钒钛磁铁精矿的固态还原动力学及其机理

研究预氧化钒钛磁铁精矿固态还原反应的动力学,采用XRD、SEM和EDS等手段研究还原产物的显微结构和物相变化,在此基础上,对其固态还原机理进行研究。结果表明：以煤为还原剂,在还原温度为950~1100°C时,预氧化钒钛磁铁精矿的固态还原受界面化学反应控制,反应的表观活化能为67.719 k J/mol;预氧化钒钛磁铁精矿的还原历程可描述为：预氧化钒钛磁铁精矿→钛铁晶石→钛铁矿→亚铁板钛矿（Fe Ti2O5）→（FenTi1-n）Ti2O5。预氧化钒钛磁铁精矿在1050°C还原60 min后,还原产物中会形成M3O5型（M为Fe、Ti、Mg、Mn等）固溶体,存在于M3O5固溶体中铁的难还原性是限制预氧化钒钛磁铁矿还原的主要原因。     

预氧化镍渣直接还原铁颗粒生长动力学EI北大核心CSCD

煤基直接还原-磁选技术是实现镍渣中铁资源回收的重要方法。通过预氧化改善镍渣还原特性,控制还原过程中铁颗粒的生长是该工艺的关键环节。本文以氧化率和金属化率为评价指标,研究镍渣氧化行为及氧化条件对还原效果的影响。结合XRD、SEM-EDS及Image-ProPlus图像分析,探究预氧化镍渣还原过程铁颗粒生长特性并建立铁颗粒的生长动力学模型。结果表明:预氧化技术能改变镍渣含铁物相类型,有利于提高还原产物金属化率。延长还原时间及升高还原温度能够加快还原产物中金属铁颗粒的聚集和生长速度。还原温度1373 K还原时间从30 min延长至60 min时,铁颗粒的平均尺寸由8.32μm增加到29.44μm。预氧化镍渣还原过程中铁颗粒生长活化能和指前因子分别为14.591kJ/mol和3.341,控制因素为表面扩散及铁颗粒迁移。     

选铁尾矿和钛精矿直接还原-磁选工艺回收铁实验研究

针对铁品位较低的选铁尾矿和钛精矿,探索了直接还原-磁选回收铁的工艺。综合考察了配碳量、焙烧温度、保温时间和冷却方式对直接还原金属化率的影响,找出了实验最优指标。通过XRD和化学分析讨论了不同焙烧温度下还原过程中物相的变化。结果表明:选铁尾矿中二价铁主要存在的物相(Fe,Mg)(Ti,Fe)O3在1300℃下较充分的被还原为金属铁。钛精矿中三价铁主要存在的物相Fe2TiO5在1300℃下较充分的还原为金属铁。在配碳量为6.29%,焙烧温度1300℃,保温时间1.0 h的最优条件下,选铁尾矿铁回收率达到80%,铁品位58%。在配碳量为10.36%,焙烧温度1300℃,保温时间1 h条件下,钛精矿铁回收率达到95%,铁品位78%。     

添加剂氧化钙对镍渣强化还原的影响

针对铁以铁橄榄石形式存在而难以直接还原磁选回收的问题,采用在镍渣中配加CaO提升镍渣碳热还原速率及铁金属化率的技术思路。将添加剂与镍渣按比例混合并配加适量还原剂后,在高温炉中进行还原,结合热力学计算及产物特征分析结果,研究添加剂强化还原的机理及还原效果。结果表明:CaO的加入有效促进了硅酸铁的解离,强化了还原过程,还原速率加快,金属相在渣相中的形态结构发生改变,金属铁的聚集长大明显,有利于后续分离回收。随着CaO添加量由0增加到10%(质量分数),还原产物的金属化率和Fe颗粒平均粒径呈先增大后减小的趋势,FeO含量和残碳量变化规律相反。在CaO添加量为8%时,还原产物中铁的金属化率和粒径达到峰值,分别为87.25%和41.3μm。     

真空二次还原精炼法制备低氧高钛铁合金的研究

以铝热法生产的高钛铁为原料,以Al为还原剂进行真空还原精炼制备低氧高钛铁。研究了精炼温度、精炼时间等因素对精炼效果的影响,采用XRD、SEM及化学元素分析等手段对高钛铁合金进行了表征。结果表明:精炼后的高钛铁主要含有TiFe2、Fe2TiO5、TiO、Al2O3、TiAl、Fe0.942O等相,精炼后合金的微观结构均匀致密,夹杂物得到有效去除,氧含量大幅降低。但精炼温度过高,精炼时间过长,会恶化精炼效果。精炼后合金中钛含量(质量分数)为(69.00～71.00)%,铝含量低于2.50%,硅含量低于2.63%,氧含量低于3.52%,完全符合优质高钛铁的技术指标。