还原铁粉碳含量高的原因分析及改进

在以钒钛铁精矿为原料,采用"催化还原-磨选"工艺生产还原铁粉的过程中,铁粉碳含量高成为铁粉品质提升的瓶颈。分析了铁粉中碳的存在形式,通过延长有效焙烧时间、减少铁粉颗粒塑性变形、控制铁粉合适的碳氧比等措施,降低了铁粉的碳含量,并使还原铁粉w(C)控制在0.03%以下。     

直接还原用铁粉冷固结球团

采用海绵铁粉作固结剂,研究出三种直接还原用含铁原料球团的冷固结法.探讨了铁粉冷固结球团的固结机理.冷固结法经过半工业回转炉直接还原的试验,验证了实验室研究成果.提出了铁粉冷固结球团回转炉直接还原的工业化生产新流程方案.     

烟化法低品位锑氧粉的还原熔炼研究

采用X-射线衍射，电子探针等多种手段，研究烟化法低品位锑氧粉的化学成分，物相组成等特性，进行烟化法低品位锑氧粉的还原熔炼试验，结果表明，烟化法低品位锑氧粉与鼓风炉锑氧粉相比，成分复杂，杂质含量高；其物相组成以等轴品系Sb2O3为主，另有少量斜方晶系Sb2O3，其它则为无定形碳，石墨，赤铁矿（Fe2O3)，石英（SiO2)等，实验确定的还原熔炼适宜工艺条件为：配加碳酸钠12%，不外配碳质还原剂，不原熔炼温度1000℃，熔炼时间45min，在此适宜条件下，锑还原回收率达到76%。     

配加铁粉对钒氮合金烧结过程的影响北大核心

工业生产中,配加铁粉可大大提高钒氮合金产品的密度。为满足企业改进生产工艺、提升产品质量的需求,以工业V_(2)O_(5)粉、石墨粉和铁粉原料在推板窑中生产的钒氮合金产品为对象,研究了Fe在钒氮合金中的存在形式和对其烧结过程的影响,探讨了Fe的作用机理。结果表明,钒氮合金中Fe以Fe相形式存在,不规则夹杂分布在VN基体相之间;烧结过程中,Fe相在1200℃左右转变为液相,成为碳的一个液相扩散通道,碳热还原氮化反应由固固反应转变成固液反应,导致合金烧结的快速致密化发生;配加铁粉提高了钒氮合金产品致密度和含氮量,并降低其碳含量、氧含量。     

高钙镁钛精矿沸腾氯化制备TiCl4的热力学及动力学

针对高钙镁钛精矿难以满足沸腾氯化制备四氯化钛工艺问题,从热力学和动力学角度对高钙镁钛原料碳热还原—沸腾氯化制备TiCl4工艺进行了深入研究。结果表明：钛精矿高温碳热还原历程为：FeTiO3 → TiO2+Fe → TinO2n-1(n=4~9)+Fe → Ti3O5+Fe → Ti2O3+Fe → TiCxO1-x+Fe,碳氧钛生成的温度必须高于1 400 ℃,此时钛精矿中的Ca、Mg、Al、Si、Mn等杂质元素在1 800 ℃以内都不会被还原为对应的碳化物;高钙镁钛铁矿精矿碳热还原制备碳氧钛过程中,失重率随温度升高呈现4阶段上升,其中阶段1和3分别为受扩散控制生成金属Fe和碳氧钛的快速失重段,而阶段2和4分别为金属Fe和碳氧钛形核长大的缓慢失重阶段,4个阶段的表观活化能分别为49.84、—2.24、12.82、—2.53 kJ/mol。沸腾氯化过程还原产物中的Fe、MgO和CaO均会优先被氯气氯化,但当存在TiO2时,SiO2和Al2O3则不易被氯化,碳氧钛较适宜沸腾氯化的温度为300~650 ℃,沸腾氯化前5 min为还原产物中碳氧钛的快速氯化阶段,主要受表面化学反应的控制,而后5~20 min为Ti2O3的缓慢氯化阶段,主要受颗粒内部扩散控制的影响。     

转炉炉尘铁粉的改性研究

采用腐蚀球磨法＋二次氢还原工艺技术将转炉炉尘铁粉改性为附加值高的粉末冶金用铁粉。通过扫描电镜、原子吸收光谱仪、碳硫直读程控分析仪、化学分析法等对改性前后铁粉的理化指标及形貌进行表征。研究了各种直径磨球配比、料球比、腐蚀介质、搅拌球磨时间及氢还原过程对改性铁粉形貌、纯度、松装密度的影响，得到改性的较佳工艺条件。结果为：炉尘铁粉细化，表面粗糙，铁粉纯度可达到99.47％，松装密度可在3.6—2．3g／cm^3范围内调整。     

铜转炉渣火法还原贫化与生产实践

冰铜吹炼转炉渣中磁性铁（Fe3O4）的含量对电炉贫化弃渣含铜影响显著。为了降低返贫化电炉转炉渣中磁性铁的含量,本研究采用高温还原贫化法开展了实验室规模的转炉渣还原贫化试验研究,结果表明经还原预处理后Fe3O4的还原率达88%以上,还原后物料中Fe3O4含量低于5%。为创造弱还原气氛用于转炉渣的预处理,对60吨P-S转炉的烟气管路、固体还原剂及喷吹系统、燃烧保温系统等进行了改造,并进行工业生产实践。生产实践结果表明,渣含铜平均值由6.76%降至3.95%,实现了降低生产成本,减少金属损失的目的。     

添加剂作用下铁粉还原酸性硫 脲浸金液中的金

酸性硫脲浸金液由于H+、Fe3+和Cu2+等杂质离子的存在,直接采用金属置换法回收金会存在还原剂耗量大的问题.为降低杂质离子对金还原的影响,文中引入了添加剂X,通过添加剂X的使用优化铁粉置换硫脲金的过程.进行了在添加剂作用下铁粉还原酸性硫脲浸金液中金的试验研究,具体考察了添加剂X用量、反应时间、反应温度、搅拌转速及铁粉用量对金还原率的影响.试验结果表明:在添加剂用量为0.02 g/L,反应时间为90 min,反应温度35 ℃,搅拌转速为300 r/min,铁粉用量为0.2 g/L的较优条件下,金的还原率接近100 %.并进行了有无添加剂X的对比试验,验证了添加剂X的使用对铁粉还原酸性硫脲浸金液中的金有明显的促进效果.      

转炉炼钢过程镍氧化物直接合金化的热力学分析

基于钢厂现场条件,对转炉炼钢过程氧化镍直接合金化冶炼耐候钢的可行性进行了热力学分析,结果表明：铁水中固有的C、Si、Mn、Fe等均可作为还原NiO的还原剂元素,在铁水阶段和转炉阶段进行直接合金化是完全可行的。在转炉终点温度T=1960K、w∑FeO=26.4%条件下,终点碳含量若控制在0.031%以上,可保证碳优先于铁还原NiO;若在转炉终点温度T=1960K、w[C]=0.04%条件下控制w∑FeO〈22.5%,也可保证碳优先于铁还原NiO。     

鲕状赤铁矿微波加热还原提铁脱磷机制

采用微波加热还原鲕状赤铁矿内配碳球团,考察了还原温度、碱度及添加剂用量对球团含磷组元迁移的影响,对微波碳热还原提铁脱磷机制进行了分析。结果表明,随着还原温度的升高含磷组元逐渐被还原,当还原温度达到1 150℃以上时含磷矿物被大量还原,并且富集到还原铁中造成还原铁粉磷含量过高。在较低还原温度下,通过选择合适的碱度和脱磷剂用量,能有效地抑制含磷组元的还原,促进铁氧化物的还原和聚集。实验采用原矿粒度0.8 mm、碱度0.8、碳氧摩尔比1.0、钠盐添加剂用量20%(质量分数)、还原温度为950℃保温10 min的条件对物料进行还原,将还原物料研磨到0.074 mm在65 mT的场强下进行磁选可得到全铁质量分数82.79%、回收率86.49%、P质量分数0.34%的指标,所得到的还原铁粉杂质较少,而含磷物质主要以磷酸盐的形式存在于磁选渣中。     

转炉出钢增碳剂和RH精炼对高碳钢SWRH82B洁净度的影响

通过分析高碳钢SWRH82B生产过程钢样中总氧、氮含量及显微夹杂物的变化,对比了BOF-普通增碳剂-LF-RH-CC,BOF-普通增碳剂-LF-CC和BOF-低氮增碳剂-LF-CC三种精炼工艺对洁净度的影响。结果表明,增碳剂种类对转炉出钢增氮有显著影响,使用低氮增碳剂(含0.040 0%N)在不用RH处理条件下,可控制钢中低氮含量(LF终点0.002 3%N);使用普通增碳剂(0.500 0%N)导致钢中氮含量增高(LF终点0.005 3%N),RH终点钢中N%可降至0.003 3%;是否采用RH处理,对钢中总氧含量无明显影响;在采用低氮增碳剂基础上不用RH处理,可控制铸坯中总氧≤20×10^-6、氮含量为41×10^-6。     

鲕状赤铁矿微波加热还原提铁脱磷机制

采用微波加热还原鲕状赤铁矿内配碳球团,考察了还原温度、碱度及添加剂用量对球团含磷组元迁移的影响,对微波碳热还原提铁脱磷机制进行了分析。结果表明,随着还原温度的升高含磷组元逐渐被还原,当还原温度达到1 150℃以上时含磷矿物被大量还原,并且富集到还原铁中造成还原铁粉磷含量过高。在较低还原温度下,通过选择合适的碱度和脱磷剂用量,能有效地抑制含磷组元的还原,促进铁氧化物的还原和聚集。实验采用原矿粒度0.8 mm、碱度0.8、碳氧摩尔比1.0、钠盐添加剂用量20%(质量分数)、还原温度为950℃保温10 min的条件对物料进行还原,将还原物料研磨到0.074 mm在65 mT的场强下进行磁选可得到全铁质量分数82.79%、回收率86.49%、P质量分数0.34%的指标,所得到的还原铁粉杂质较少,而含磷物质主要以磷酸盐的形式存在于磁选渣中。     

高温碳热还原条件下钛铁矿物相变化的实验研究

采用煤粉为还原剂,在1 573~1 873K的温度条件下进行TiO2含量为61.85%的钛铁矿的碳热还原实验,并采用XRD、SEM等技术手段分析了还原产物的物相变化和微观形貌。结果表明,当C与钛铁矿中全部氧化物的碳氧比例≥1∶1时,钛铁矿的还原产物全部为TiC和金属Fe。即采用碳热还原法可以从钛铁矿中获得TiC/Fe复合材料,为钛铁矿中Fe和Ti的资源综合利用提供参考。     

国外粉末冶金用铁粉生产工艺的发展和质量的改进

氧化铁两步还原制取的海绵铁粉和水雾化铁粉在目前铁粉生产中居主导地位。粉末冶金用铁粉的质量提高表现在粉末压缩性、压坯强度和烧结件强度的逐渐改善,以及烧结件尺寸变化的日趋减小。而这主要归因于铁粉中氧、碳、氮含量的降低及粉末颗粒外形和结构的改善。本文从颗粒物理特征、化学成分、能量消耗与成本等方面,分析比较了海绵铁粉和水雾化铁粉之间的差异;指出这两种铁粉各有适合自己特点的不同应用和今后仍可能继续共存。     

微量杂质在工业纯钛中的存在形式及其对力学性能的影响

采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜及其附带的能谱仪(SEM+EDS)、电子探针(EPMA)等分析方法和力学性能测试,研究常温下铁、硅、氯、氮、氧、碳(Fe,Si,Cl,M,O,C)等杂质在工业纯钛中的存在形式、分布状况及其对力学性能的影响。结果表明:在工业纯钛中,铁、硅、氯杂质元素的微区元素浓度较低,只有极少区域存在偏聚;碳元素分布不均匀,微区偏聚现象明显;氧元素在工业纯钛中含量较少且分布均匀;随铁、氮、氧、碳、氯等杂质含量增加,工业纯钛的强度和硬度大幅提高,塑韧性显著降低,最大硬度HB增幅为24,屈服强度和抗拉强度的最大增加幅度分别为144 MPa和122 MPa,伸长率的减幅最大为19.8%。     

钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

采用高温实验炉,在1 350℃,氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验,通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究.结果表明,钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4)·Fe2TiO4、Fe3O4·Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5;在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段,钛铁矿与新生成的浮士体发生"钛铁晶石化",最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石.     

还原铁粉的氧化物和颗粒形状对制品强度的影响

用固体碳还原铁的氧化物来制取铁粉,目前仍是大批量生产铁粉的主要方法之一。铁粉性能的好坏直接影响到制品质量的优劣。氧是铁粉中主要有害杂质。铁粉中的氧主要以铁的氧化物形式存在。随着铁粉含氧量的增高,铁粉的     

铝镇静钢氮含量控制分析

在炼钢过程中,将成品氮质量分数稳定控制在0.003%以下存在一定难度。对铝镇静钢而言,常规生产流程为BOF-RH-CC,增氮和脱氮在每个工艺环节都可能会发生。本研究进行了9炉工业试验以研究冶炼全过程中氮含量的变化。结果表明,转炉冶炼终点钢中氮含量随碳氧积的增加而增加,而碳氧积反映了转炉底吹搅拌效果。出钢过程发生了增氮现象,合金化时间越长,转炉终点碳含量越低,出钢口的使用炉数越多,增氮量越大。对于RH过程中脱氮行为,RH浸渍管越新,脱氮越多。根据所得结论,提出了控制钢中氮含量的可行措施。     

合金元素对汽车减震器活塞组织与性能的影响

为了将轴承滚动体研磨钢泥制得的还原铁粉应用于汽车减震器活塞的生产中,在其中加入石墨、电解铜粉及羰基铁粉等制成合金粉末,并压制、烧结成型,通过正交试验探讨石墨、电解铜粉及羰基铁粉质量分数对试样组织和性能的影响。结果表明,碳对硬度和抗拉强度的影响最大,铜的影响较小;随石墨和铜粉质量分数的增大,铁素体减少,珠光体增多;得出成分为Fe-1.2C-1.8Cu-10羰基铁粉的合金符合汽车减震器铁基粉末冶金零件技术条件JB/T 9138-1999的要求。     

真空碳热预还原-盐酸浸出钛精矿制备人造金红石的研究

本文以钛精矿为原料进行真空碳热预还原-盐酸浸出实验，并分析真空碳热还原温度对金属失重率、金属化率、炉内压强以及Fe、Si和Mg挥发情况的影响，以及研究盐酸浸出中不同固液比、盐酸浓度、酸浸时间对人造金红石品位的影响，从而得到真空碳热预还原-盐酸浸出钛精矿制备人造金红石方法的最佳反应条件。试验结果表明，随着还原温度升高，金属化率和失重率逐渐增加，Fe、Si和Mg的挥发率逐渐增大，还原温度选择1 500℃为宜；盐酸浸出最佳条件为盐酸浓度15%、固液比1∶5、酸浸时间20 min、搅拌速度120 r/min。真空碳热预还原可使钛精矿的杂质含量降低，使杂质铁还原形成细小的球状颗粒，使其比表面积大大增加，从而降低酸解的反应温度、压强和反应时间，在常压条件下采用盐酸浸出方法即可以快速还原得到高品位的人造金红石。