铜渣煤基直接还原过程中的铁物相转变

摘要：采用直接还原工艺回收铜冶炼渣中的铁，对不同温度下铁物相的转化以及金属铁颗粒的长大规律进行分析。通过对铜渣进行配料造球 煤基直接还原焙烧 弱磁选处理，得到了直接还原铁精矿指标随时间及温度的变化。结果表明，在焙烧温度1300℃，焙烧时间30min的条件下得到了TFe质量分数为91.55％、金属化率为92.99％及回收率为82.99％的铁精矿。对不同还原温度下铁精矿分析表明：1050、1100、1150℃均生成了金属铁，但还原度及TFe含量较低。1200℃时发现有Fe2C5及SiC相的生成，形成的CaSiO3·FeSiO3液相影响了还原过程。1250℃时生成了Fe3C，但Fe2SiO4会与CaO形成低熔点矿物。1300℃时精矿中含有大量金属铁，但也形成了低熔点化合物，增加了后续处理的难度。金属铁颗粒首先出现在矿物颗粒失氧而产生的裂纹及孔洞的边缘，金属铁小颗粒被大颗粒吸收并聚结长大，金属铁经过斑点状 蠕虫状 仙人掌状的转变最后形成致密的金属铁层。     

铜渣煤基直接还原过程中的铁物相转变

采用直接还原工艺回收铜冶炼渣中的铁,对不同温度下铁物相的转化以及金属铁颗粒的长大规律进行分析。通过对铜渣进行配料造球-煤基直接还原焙烧-弱磁选处理,得到了直接还原铁精矿指标随时间及温度的变化。结果表明,在焙烧温度1 300℃,焙烧时间30 min的条件下得到了TFe质量分数为91.55%、金属化率为92.99%及回收率为82.99%的铁精矿。对不同还原温度下铁精矿分析表明:1 050、1 100、1 150℃均生成了金属铁,但还原度及TFe含量较低。1 200℃时发现有Fe_2C_5及SiC相的生成,形成的CaSiO_3·FeSiO_3液相影响了还原过程。1 250℃时生成了Fe_3C,但Fe_2SiO_4会与CaO形成低熔点矿物。1 300℃时精矿中含有大量金属铁,但也形成了低熔点化合物,增加了后续处理的难度。金属铁颗粒首先出现在矿物颗粒失氧而产生的裂纹及孔洞的边缘,金属铁小颗粒被大颗粒吸收并聚结长大,金属铁经过斑点状-蠕虫状-仙人掌状的转变最后形成致密的金属铁层。     

钒钛磁铁精矿直接还原过程中金属铁颗粒长大特性

通过钒钛磁铁矿精矿直接还原实验,研究了不同还原剂和添加剂对还原过程金属铁颗粒长大的影响.提高还原温度能促进还原产物中金属铁颗粒的长大,金属铁颗粒中V含量也显著增加.与用无烟煤和褐煤还原产物相比,用烟煤还原产物中金属铁颗粒明显长大,这是由烟煤中高灰分含量所引起的.金属铁颗粒长大机理的研究表明:Na₂CO₃和Na₂SiO₃的熔点较低,且能破坏铁橄榄石和铁尖晶石的结构,并生成一些低熔点物质,而SiO₂能与铁橄榄石形成低共熔混合物.这些低熔点物质都有助于改善金属铁相的扩散,从而促进金属铁颗粒长大.      

还原剂与脱硫剂对硫酸渣直接还原焙烧同步脱硫的影响

研究了还原剂云南煤和脱硫剂SH对硫酸渣在直接还原焙烧过程中提铁降硫效果的影响.采用X射线衍射与扫描电镜方法分析了云南煤与脱硫剂SH的作用机理.结果表明:在高温还原气氛下,硫酸渣中的黄铁矿生成具有挥发性的气态单质硫和气态羰基硫、金属铁和非磁性的陨硫铁;硫酸渣中的赤铁矿和磁铁矿则被还原为金属铁;云南煤对硫酸渣在焙烧过程中的脱硫效果比较明显,但无法达到要求的指标;添加脱硫剂SH可以进一步降低还原铁中的硫,其机理是脱硫剂与硫酸渣中的黄铁矿在直接还原焙烧过程中反应生成金属铁和没有磁性的硫化钙,通过磨矿-磁选的方法将硫化钙与金属铁分离,从而达到脱硫目标.      

低镁钒钛磁铁矿的还原机理

为开发利用辽宁朝阳地区低镁钒钛磁铁矿资源,本文以石墨粉为还原剂,研究还原温度、碳氧比等因素对内配碳球团还原过程的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析方法对还原机理进行分析.研究结果表明,低镁钒钛磁铁矿与攀西地区钒钛磁铁矿相比,易于还原.当还原温度超过1 150℃时,球团均能快速进行反应;配碳比增加有利于反应分数的提高.随着反应时间的延长,球团内部先后出现浮氏体、新生钛铁矿和FeTi2O5等过渡相,还原产生的金属铁从矿物颗粒外表面到内部依次析出,金属铁相不断增加并聚集长大,球团内部新生相界面逐渐清晰.     

硫酸铜法测定金属铁影响因素的探讨以及对三氯化铁法的新评价

本文查明,在硫酸铜置换金属铁的反应过程中,有一个诱导富氏体、磁铁矿和赤铁矿等矿物部分溶解的副反应产生。被溶解的富氏体、磁铁矿和赤铁矿等矿物中的铁,与金属铁一样,均呈二价(Fe~(2 )),直接影响测定。所以,测定铁矿石还原焙烧产品中的金属铁时,不宜用硫酸铜方法。同时查明,电磁搅拌方式溶样,对提高三氯化铁法的浸取率,具有特殊效果,金属铁的回收率>98.6％。富氏体、磁铁矿和赤铁矿等不干扰。故三氯化铁法很适于铁矿石还原焙烧产品中金属铁的测定。     

菱铁矿在煤基直接还原条件下的转化过程

为研究菱铁矿在强还原气氛下加热过程中铁矿物的转化过程和规律,采用热重分析、X射线衍射和扫描电镜等手段研究了嘉峪关某菱铁矿石在煤基直接还原过程中菱铁矿的热行为和不同条件下焙烧产物中铁矿物的存在形式等.结果表明,菱铁矿在煤基直接还原条件下转化为金属铁的历程为FeCO₃→Fe₃O₄→FeO→Fe.转化过程分为菱铁矿分解和铁氧化物还原两个阶段;热分解阶段在556.6℃时基本结束,最终产物为Fe₃O₄;铁氧化物的还原阶段在556.6℃以后、1200℃时完全结束,最终产物为金属铁.      

CaO对海滨钛磁铁矿精矿直接还原?磁选工艺中还原气氛的影响

以铁品位为58.58%、TiO₂品位为12.04%的海滨钛磁铁矿精矿为试样,进行煤基直接还原–磁选试验。从反应产生的CO和CO₂气体组成、总反应的气化速率、CO分压值、金属化率、矿物组成等角度进行分析,查明了CaO在海滨钛磁铁矿精矿直接还原?磁选工艺中的作用机理。研究结果表明,CaO可以提高还原剂的气化速率,促进钛磁铁矿的还原,增加CO₂气体的产生量,从而降低CO分压值。同时发现CaO可以参与固固反应,降低含钛矿物中的FeO含量,也有利于钛、铁组分的迁移和富集,促进金属铁颗粒的聚集长大。因此,添加CaO有利于通过磨矿?磁选促进钛铁分离与回收。      

钛磁铁矿各种焙烧球团的还原速度分析

对钛磁铁矿球团还原动力学的专题研究报告中,几乎没有涉及到关于球团焙烧条件的影响。所用试样大都是经过1250℃左右高温焙烧的氧化球团~([1])。实际上,焙烧温度和气氛不仅影响到球团的品质和工艺过程能耗,而且也影响到球团在还原过程中的结构变化和还原速度。本研究是将钛磁铁矿生球分别置于氧化、中性和磁化的气氛下,控制较低的温度水平(950～1150℃)进行培烧,再作还原实验和某些物理特性的测定,以考察不同焙烧球团的还原动力学特点。     

焙烧温度对高铁提钒尾渣煤基直接还原效果的影响

利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段考察了焙烧温度对提钒尾渣煤基直接还原效果的影响,并利用磨矿-磁选方法对焙烧产物进行了金属铁的分离实验.结果表明:最有利于金属铁析出、兼并、长大以及金属铁和渣相单体解离的焙烧温度是1200℃,在此温度下,提钒尾渣中的Fe2O3基本还原成了金属铁,Fe2TiO5基本转变成了金属铁和TiO2.铁质量分数36.54%、TiO2质量分数9.28%的提钒尾渣,经1200℃焙烧所得产物经过二段磨矿-二段磁选可获得铁质量分数90.90%、TiO2质量分数0.56%的金属铁粉.     

硼铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性

 硼铁矿是中国含硼原料的主要来源,其加工利用的关键在于硼和铁的分离。研究了不同条件下硼铁矿在直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性,可为硼铁矿中硼和铁的有效分离提供理论支撑,从而达到硼铁矿资源化利用的目的。采用Leica DMI5000M光学显微镜获得还原球团中金属铁颗粒的显微图像后,通过Image-Pro Plus 6.0图像软件对显微图像进行金属铁颗粒粒径的分析统计,并采用化学分析的方法对还原产品中铁的金属化率进行检测,同时利用扫描电镜研究了Na₂CO₃促进铁氧化物还原的作用机理和金属铁颗粒的生长行为。结果表明,Na₂CO₃作用下硼铁矿球团中的铁氧化物能有效被还原,随着还原时间的延长,还原球团中铁的金属化率和金属铁颗粒的平均粒径均有效增大,在还原温度为1 100 ℃、还原时间为60 min的条件下,不添加Na₂CO₃的焙烧产物中铁的金属化率和金属铁颗粒的平均粒径分别为84.36%和8.55 μm,而在添加15%Na₂CO₃后于同样条件下焙烧,产物中铁的金属化率和金属铁颗粒的平均粒径分别为91.72%和14.07 μm;SEM-EDS分析结果说明,Na₂CO₃不仅有促进金属铁和其他物质分离的作用,而且还会影响金属铁颗粒在还原焙烧过程中的迁移行为;在直接还原过程中,金属铁颗粒先由“点”接触变为“颈”接触,然后重新相交形成新的晶界成为多边形颗粒,最后多边形颗粒间互相连接形成致密化集合体。     

镍渣煤基直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性

 镍渣煤基直接还原可有效利用其中的二次资源。定量描述不同条件下镍渣煤基直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性及规律,为后续磨矿及磁选工艺的制定提供理论支撑,以此来达到镍渣资源化利用的目的。采用扫描电镜获得还原产物中金属铁颗粒的微观形貌,通过Image-Pro Plus图像分析软件对扫描图片进行金属铁颗粒尺寸测量统计,并对还原后样品进行金属化率检测。结果表明,煤基直接还原技术能够有效还原镍渣中的铁氧化物,产物的金属化率呈先增长后稳定的变化趋势,温度为1 250 ℃、时间为60 min时,金属化率最终可达91.89%;随着还原时间的延长及还原温度的升高,镍渣还原产物中金属铁颗粒的聚集和生长加快,颗粒的平均直径逐渐变大;还原温度为1 250 ℃,还原时间为60 min时,金属铁颗粒的平均直径可增长到10.3 μm。     

Recovery of Iron From High-Iron Red Mud by Reduction Roasting With Adding Sodium Salt

 Red mud is the waste generated during aluminum production from bauxite, containing lots of iron and other valuable metals. In order to recover iron from red mud, the technology of adding sodium carbonate—reduction roasting—magnetic separation to treat high-iron red mud was developed. The effects of sodium carbonate dosage, reduction temperature and reduction time on the qualities of final product and the phase transformations in reduction process were discussed in detail. The results showed that the final product (mass percent), assaying Fe of 90.87% and Al2O3 of 0.95% and metallization degree of 94.28% was obtained at an overall iron recovery of 95.76% under the following conditions of adding 8% sodium carbonate, reduction roasting at 1050 ℃ for 80 min and finally magnetic separation of the reduced pellets by grinding up to 90% passing 0.074 mm at magnetic field intensity of 0.08 T. The XRD (X-ray diffraction) results indicated that the iron oxides were transformed into metallic iron. Most of aluminum mineral and silica mineral reacted with sodium carbonate during the reduction roasting and formed nonmagnetic materials.     

印尼典型海砂矿的工艺矿物学及固态还原特性

以经典工艺矿物学研究方法为基础,结合化学物相分析、矿物解离分析(MLA)、X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)等手段对印尼典型海砂矿的矿物学及其固态还原特征进行了系统研究。结果表明:印尼海砂矿的矿物组成主要为钛磁铁矿、次为少量假象赤铁矿、赤铁矿、钛铁矿以及辉石等。绝大部分钛磁铁矿呈致密单体或铁的富连生体产出,偶有由固熔体分离析出形成的微细钛铁矿片晶。赋存于钛磁铁矿中的铁占总铁的89.79%、钛为85.42%、钒则高达97.97%。海砂矿在C/Fe摩尔比1.2、温度1300 ℃条件下还原60 min可较好实现金属化。其还原历程遵循:Fe_2.75Ti_0.25O₄ → FeTiO₃, (Fe, Mg)Ti₂O₅ → (Fe, Mg)Ti₂O₅ → Fe,稳定的黑钛石相是影响金属化程度的主要因素。经固态还原处理Fe元素最终富集于金属相,V、Ti则赋存于渣中富钛相,为后续的分离提取创造了有利条件。      

攀西地区白马钒钛磁铁矿工艺矿物学探讨

为了查明攀西地区白马钒钛磁铁矿工艺矿物学特征,利用化学分析、光学显微镜、扫描电子显微镜、矿物自动分析仪(AMICS)等先进的分析手段,对白马钒钛磁铁矿矿石展开了深入研究。结果表明,矿石的主要矿物为钛磁铁矿、钛铁矿、钙长石、透辉石和蛇纹石等。矿石中Fe、Ti、V的质量分数分别为25.05%、3.46%和0.13%,可以综合回收利用;其中有74.13%的铁以钛磁铁矿的形式存在,13.16%的铁以含铁硅酸盐的形式存在,有63.72%的钛以独立矿物钛铁矿及钛铁矿(客晶)的形式存在,33.67%的钛以类质同象形式存在于钛磁铁矿中。矿石中钛磁铁矿、钛铁矿和硫矿物均以中粒为主,钛铁矿(客晶)和镁铝尖晶石(客晶)的嵌布粒度绝大部分为微粒,小于0.010 mm。矿石中13.16%的铁赋存于硅酸盐中以及大部分钛磁铁矿中含钛铁矿(客晶)和镁铝尖晶石(客晶),是影响铁精矿品位的主要因素。     

钙盐在硫酸渣直接还原同步脱硫中的作用及机理，北京 100083

研究了不同种类还原剂和钙盐脱硫剂组合对硫酸渣直接还原焙烧同步脱硫效果的影响.利用X射线衍射和扫描电镜对不同组合条件下所得焙烧矿进行了分析.硫酸渣中的黄铁矿和镁橄榄石与不同种类的钙盐脱硫剂在高温还原气氛中发生反应,生成金属铁和种类不同的含硫矿物硫化钙或硫硅钙石,通过磨矿-磁选的方法将金属铁与含硫矿物分离,从而达到一定的脱硫效果.不同还原剂和脱硫剂组合所得焙烧矿中含硫矿物存在状态不同,而且与金属铁之间的嵌布关系也不同.      

拜耳法赤泥制备海绵铁影响因素分析

采用煤基直接还原烧成—渣铁磁选分离—母液溶出的方法处理拜尔法赤泥,配入自制复合助剂,进行了生产优质海绵铁的试验探讨。通过SEM-EDS、X射线等手段研究了煤基直接还原过程中金属铁晶粒长大特性,着重讨论了添加剂种类、焙烧条件及磁选参数等对金属铁晶粒长大特性的影响,自制添加剂A为优选添加剂,最佳焙烧温度为1 200℃,焙烧时间2 h,磁场强度以2 000 A/m为宜,所得产品的金属化率为92.9%,含铁品位为93.7%,铁回收率为94.42%。