钒钛磁铁矿制备还原铁粉的碳还原过程的实验研究

采用微波辐射加热和常规加热对钒钛磁铁精矿进行固态下碳还原研究,研究结果表明,微波辐射加热还原可以降低还原温度、缩短还原时间．采用扫描电镜对还原产品进行了分析．     

碳包覆钒钛磁铁矿粉非等温还原动力学

为了准确探究钒钛磁铁矿粉碳还原反应的动力学,试验采用水热法,在不添加任何改性剂的情况下,以葡萄糖为碳源制备出了碳包覆钒钛磁铁矿粉,并利用高温综合热分析仪分别测量了5、7.5、10、12.5、15 K/min五种不同升温速率下的碳包覆钒钛磁铁矿粉的升温失重曲线。结合FWO公式和Coats-Redfern(CR)公式计算试验数据,进而计算碳包覆钒钛磁铁矿粉的动力学相关参数。结果表明：在一定温度区间内碳包覆钒钛磁铁矿粉的失重率与碳包覆量和升温速率成正比,此反应中的活化能约为73.533 kJ/mol,其反应机理是三级化学反应的模型。     

微波强化钒钛磁铁矿直接还原过程研究

以钒钛磁铁精矿为原料,直接还原工艺为基础,系统比较了不同加热方式对还原过程的影响。结果表明:与传统加热相比,微波加热能加快钒钛磁铁矿还原反应的进行,并且随温度升高效果越显著,在1 350℃时铁金属化率可达到91.91%,提高了5.32个百分点;微波加热不会改变还原产物的物相组成,但使还原产物结构致密,气孔减少,晶粒粗大且分布均匀,脉石与金属铁嵌布紧密程度降低,相互之间夹杂的现象减少,有利于后续磨矿磁选过程中金属铁与脉石相的分离;另外,微波加热可以明显去除还原产物中P元素,而对于S元素的去除效果不显著,在1 350℃时传统加热获得的产物中P含量为0.077%,S含量为0.29%,微波加热获得的产物中P含量为0.038%,S含量为0.28%。     

微波-氢气协同还原钒钛磁铁矿精矿的冶金效果

为实现钒钛磁铁矿资源的高效合理利用,采用微波-氢气协同还原钒钛磁铁矿精矿粉/造块以及生物质复合造块,并对其还原的冶金效果进行解析。研究结果表明,还原产物具有较高的金属化率,平均达94%以上;精矿粉/造块的还原产物金属铁均呈多孔海绵状结构,未彻底被还原的钛铁共生矿中钛、铁氧化物交错分布且也伴有孔洞,但造块后还原生成的金属铁气孔结构更为发达、致密;生物质复合造块的还原产物内部存在发达的裂纹,金属铁呈大直径颗粒状,部分难还原氧化物被金属铁包裹。生物质的添加起到还原作用并产生可供气体扩散的孔隙。据此提出了“精矿球团/生物质复合球团-微波氢气还原-球磨磁选-尾矿高温还原”的“两步法”钛铁分离工艺策略,目前该策略虽然仍是一个笼统的概念,但微波-氢气协同还原方式既保证了产物较高的金属化率,又促进了产物形成孔洞和裂纹,这为钛铁分离提供了有利的矿物学条件。     

竖炉直接还原钒钛磁铁矿

本文着重介绍了5米~3竖炉直接还原初次试验情况。试验得到了金属化率>75％的球团共68.96吨,其中金属化率>85％的24.46吨;>90％的 4.28吨。这些产品用于熔化分离、炼钢、提取V_2O_5的试验,取得良好的效果。     

镁化合物对钒钛磁铁矿精矿碳热还原的影响研究

以承德钒钛磁铁矿精矿(VTC)为研究对象,研究了不同镁化合物(MgCl_2,MgSO_4,Mg(OH)_2,MgO)对钒钛磁铁矿在焦粉还原中的影响,探讨用镁化合物作为添加剂强化钒钛磁铁矿还原的可能性。气体分析结果表明含有不同镁化合物的VTC球团在1250℃下还原120min后,球团的还原度顺序为MgCl_2MgOMg(OH)_2无添加剂MgSO_4;MgCl_2的添加有利于整个还原过程;MgSO_4的添加能加快还原前期磁铁矿还原成浮氏体的过程,但会阻碍浮氏体还原成金属铁;而MgO和Mg(OH)_2的添加有助于还原后期钛铁矿的还原。X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)结果表明镁的添加,还原产物从亚铁板钛矿转变为钛酸镁,镁比铁更倾向于与钛结合,利于钛铁分离;但同时在还原过程中,镁聚集在未反应的内核中形成镁铁氧的固溶体阻碍铁的进一步还原,这是造成添加MgSO_4降低VTC球团的还原度的主要原因。     

钒钛磁铁矿高温还原过程中气体行为分析

铁矿石高温熔态还原过程中,熔体内会产生气体产物。钒钛磁铁矿高炉冶炼,有相当部份铁是在高温熔态下还原出来,因此,生成的气体的行为对冶炼过程及其高炉钛渣的性质会有很大的影响。本文通过模拟实验结果分析了钒钛磁铁矿高温熔态还原过程中气体的行为及影响气体行为的主要因素,讨论了高炉钛渣起泡现象的根本原因。     

钒钛磁铁矿竖炉还原动力学初探

按未反应核心模型及理想置换型移动床气固反应原理,分别推导了单颗钒钛磁铁矿球团和还原竖炉内钒钛矿料粒的反应速度式。以多种文献报道的实验数据计算了钒钛矿球团还原过程的传质系数k_1、k、D_e。在竖炉还原的实际条件下,还原总速度受内扩散影响最大而与气膜扩散无关。对竖炉还原钒钛磁铁矿的主要动力学参数进行了讨论。     

白马钒钛磁铁矿氢还原动力学

我国攀西地区的钒钛磁铁矿储量很大。国内曾对含钛较高的钒钛磁铁矿的还原性能作过研究,对低钛白马钒钛矿还原性能的研究未见报道,开展这方面的研究有理论和实际意义。白马钒软磁铁矿含铁55.85％,含TiO_23.17％。实验在热天平上进行。首先比较了纯Fe_2O_3、纯Fe_3O_4白马精矿、钛铁矿球团(d=1cm)     

钒钛磁铁矿碳热还原研究

采用回归正交法设计实验,在实验审用电阻炉模拟转底炉工艺研究了温度、时间、配碳量、金属粉配比和钠盐配比等因素对钒钛磁铁矿碳热还原过程中的金属化率和失氧率的影响.对试验结果回归,建立了金属化率、失氧率与因素间的关系模型,并解决和验证了各因素的优化解.结果表明,添加金属粉和钠盐后钒钛磁铁矿还原温度明显降低;添加2.5%金属粉和0.5%钠盐,还原温度在1280℃左右,还原时间30 min左右,配碳量22.7%时,钒钛磁铁矿还原的金属化率可达到95%以上.     

钒钛磁铁矿直接还原技术研究进展

钒钛磁铁矿是一种含钒、钛、铁和其它有价元素如钪、铬、钴、铜、镍等多种元素共生的复合矿,因而具有很高的利用价值,目前主要采用高炉-转炉法冶炼钒钛磁铁矿,但该流程存在着诸多弊端,基于此背景,本文绍当前几种典型直接还原技术,将先提铁的工艺分为:直接还原-电炉法和直接还原-磁选法,将先提机的工艺分为钒钛磁铁矿精矿钠化焙烧-水浸提钒和钒钛磁铁矿精矿钙化焙烧-酸浸提钒。综述了当前几种典型直接还原技术的研究现状,为今后钒钛磁铁矿资源综合利用提供参考。同时,通过对比和分析不同直接还原技术的应用现状和特点,发现竖炉-电炉法具有良好的应用前景,是未来钒钛磁铁矿资源综合利用的发展方向。     

钒钛磁铁矿还原熔炼实验研究

钒钛磁铁矿利用还原窑对铁、钒、钛进行了研究,探索了还原温度、还原时间、还原气氛和配碳量对直接还原金属化率的影响。结果显示,还原温度和还原气氛是影响金属化率的最重要因素,还原温度达到1 350℃,还原时间达到30min,维持还原过程中性或还原性气氛,球团金属化率可稳定保持在90%以上。     

钒钛磁铁矿煤基直接还原试验

 为探明钒钛磁铁矿直接还原过程及其影响因素,研究了不同还原温度、不同还原时间、不同配碳比对钒钛磁铁矿含碳团块直接还原过程的影响,并通过XRD分析方法对还原机理进行了分析。研究结果表明,在一定条件下,直接还原团块金属化率随温度升高而升高,但还原温度超过1 200 ℃后,金属化率增幅逐渐减少,这是由于还原温度高于1 200 ℃后,金属化团块内铁氧化物的还原逐渐趋于平缓,而铁钛化合物的还原较为缓慢;团块金属化率随反应时间的延长和配碳比的升高均呈现了先升高后降低的趋势,这主要是由于反应时间过长使得金属化团块发生了再氧化及煤粉配入量过大导致带入灰分较多,在一定程度上阻碍了还原反应的顺利进行,从而导致金属化率降低。     

钒钛磁铁矿直接还原实验研究

在实验室条件下研究了钒钛磁铁矿直接还原特点,摸索了还原温度、还原时间、还原气氛和配碳量对直接还原金属化率的影响.结果表明,还原温度和气氛是影响金属化率的最重要因素,温度达到1 300℃以上,还原时间达到20 min以上,维持还原过程中性至还原性气氛,球团金属化率可稳定保持在90%以上.同时分析了还原后金属化球团的岩相组成,比较了钒钛磁铁矿与普通矿直接还原的差异.     

生物质对钒钛磁铁矿还原行为影响及过程强化

为了缓解冶金行业严重的污染和温室气体排放,生物质作为清洁能源的应用迫在眉睫.从还原速率、矿物相变和铁晶粒长大等方面,对生物质和无烟煤还原钒钛磁铁矿特性进行了对比研究.结果表明,生物质具有较好的反应活性,促进了黑钛石和金红石的形成,避免了钛铁尖晶石的形成,从而提高还原速率.但由于生物质的持久性较差,还原产物金属化率较低且...     

钒钛磁铁矿含碳球团的还原历程

 为实现钒钛磁铁矿资源的高效合理利用,对钒钛磁铁矿含碳球团的还原过程进行了解析,初步建立了动力学控制方程;利用差热分析方法对钒钛磁铁矿的还原熔分历程进行了分析与讨论,认为钒钛磁铁矿的还原可分为煤的氧化、钒钛磁铁矿的直接还原、借助碳的气化反应的直接还原和还原结束4个部分;以攀枝花钒钛磁铁矿为原料,煤为还原剂,考察了反应时间和温度对含碳球团还原度的影响,确定固体产物层内扩散是钒钛磁铁矿含碳球团直接还原反应的控制性环节,计算出其表观活化能为112.13 kJ/mol。     

钒钛磁铁矿直接还原特性的研究

采用回转窑-电炉熔分工艺,研究了钒钛磁铁矿直接还原和熔分工艺,在直接还原过程中考察还原温度、还原时间、配碳量对金属化率的影响,在电炉熔分实验中考察还原温度、还原时间、白云石的添加量对含钒的生铁和含钛的炉渣的影响,从而使得铁、钒、钛最大程度的综合利用。     

钒钛磁铁矿的低温还原冶炼新技术

针对钒钛磁铁矿的特殊性能,开发了钒钛磁铁矿低温还原冶炼新技术。新技术降低了反应温度,同时取消了后续的电炉熔炼工艺,是一种资源与能源高效利用的新方法。新技术具有能耗低、冶炼方法灵活、环境友好、固定投资少、生产成本低等特点。     

钒钛磁铁矿含碳球团的还原机制

 以转底炉工艺为基础,对不同配碳比、不同焙烧温度、不同焙烧时间条件下的金属化球团宏观形貌和内部组织结构进行分析研究。结果表明：随着还原温度的升高,Ti在球团中由集中分布到均匀分布再到集中分布,与Fe逐渐分离,而Ti与Mg的分布状态几乎相同,且V的赋存形态几乎与Ti一致。通过扫描电镜观察及分析得知,随着还原温度的升高,球团孔隙度降低,这在一定程度上影响了还原反应的继续进行。还原时间为20~40min时,Fe与Ti、V基本能够分开,Mg与Ti则基本互溶在一起,走向一致。无论在何种配碳比的条件下,球团中均出现了金属铁和(Fe,Mg)Ti2O5,而黑钛石的存在限制了金属化率的进一步升高,且当配碳比增加到1.3时,球团中出现了新相TiC0.2N0.8。