镍铬复合烧结矿制备工艺与固结机理

随着优质镍、铬资源的减少,越来越多低品位的红土镍矿和铬铁矿进入到铁合金的生产过程中,然而多数镍和铬的原料不能直接进入电炉,须经造块处理,改善其性能后入炉.主要围绕红土镍矿与铬铁矿复合烧结这一关键技术环节开展了实验研究与理论分析.烧结研究表明,红土矿与铬铁矿推荐比例为7∶3,适宜混合料水分为20％,适宜焦粉配比为13％;碱度为1.3时,各项烧结指标最优.蛇纹石的添加能够改善烧结矿质量,但效果不如添加CaO.推荐返矿配比为10％.复合烧结矿主要矿物是由尖晶石、铁橄榄石及少量铁酸钙(高碱度时)组成.固结方式是以液相粘接为主,液相主要由红土矿自身物质产生.     

镍铁水为主原料的300系列不锈钢初炼工艺技术探讨

低品位氧化镍矿(俗称红土矿)和铬粉矿的合理利用是解决我国不锈钢产业镍、铬资源缺乏的重要出路之一。文章提出以镍硅铁合金熔体为主原料的300系列不锈钢短流程冶炼工艺技术思路,即用矿热炉将红土矿炼制成高硅低碳镍硅铁合金中间产品,采用电炉—摇包工艺使其与铬矿—石灰熔体发生脱硅增铬反应,生产出镍、铬不锈钢母液,继而与AOD、VOD工艺衔接,完成300系列不锈钢钢液的冶炼过程。     

我国不锈钢原料资源和生产进展

近年来我国不锈钢产能增长迅速,对铬铁和金属镍的需求不断增加。分析了我国铬铁矿和镍矿的资源状况以及碳素铬铁和镍的生产工艺;基于我国铬铁矿和镍矿资源严重短缺的情况,提出在利用国外铬铁矿资源的同时开发新工艺,拓宽国内铬铁矿资源,充分利用廉价铬矿粉,并加强综合利用研究;采用新工艺利用不含或含微量贵金属的硫化镍矿,并开发利用红土矿生产镍的新工艺以保证镍资源的供应。     

红土矿镍铁水直接冶炼不锈钢工艺

低品位氧化镍矿(俗称红土镍矿)的合理利用是解决我国不锈钢产业镍资源缺乏的重要途径之一。开发了以红土矿镍铁水为主原料,采用转炉对镍铁水进行预处理生产不锈钢母液工艺,替代传统的"镍铁锭+电弧炉"工艺,继而与AOD工艺衔接完成300系列不锈钢的冶炼。该工艺技术在国内某不锈钢厂生产数据表明:预处理转炉终点半钢平均w(C)=2.5%,w(Si)=0.27%,脱硅率为84.3%;平均w(P)=0.028%,脱磷率61.5%。生产SUS304不锈钢成品化学成分完全满足GB/T20878—2007要求,可大幅降低生产成本。     

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%。     

铬矿粉配加除尘灰生产冷固球团研究

进行了铬铁矿粉配加铬除尘灰生产冷固球团试验研究,通过测定球团质量,确定铬铁矿粉与铬除尘灰的适宜搭配比例,以及黏结剂的种类和适宜配比。研究表明,在一定的铬铁矿粉和除尘灰配比情况下,填加适宜比例的黏结剂压球,干燥后球团抗压强度可达到1 000 N以上,1.5 m高度自然落下3次,5 mm含粉率在4%～9%,满足矿热炉使用要求。     

转底炉处理低品位红土镍矿的中试研究

进行了转底炉直接还原一电炉熔炼处理红土镍矿的中试研究,考察了还原温度、还原时间、煤配比和石灰石配比对镍、铁金属化率和回收率的影响,得出最佳还原方案以指导工业生产。研究表明:还原温度1 300℃、还原时间20 min、煤配比1.0%、石灰石配比6%时,镍铁金属化率和回收率最高,金属化率分别为68.61%、91.22%,回收率分别为81.76%、91.66%。红土镍矿在此条件下还原后再在1 450℃熔炼,得到的镍铁合金品位较高,为镍10.77%、铁82.00%,可满足不锈钢、合金钢与合金铸铁工业生产对镍合金原料的要求。     

红土镍矿选择性还原-熔分制备镍铁合金

以硅镁型红土镍矿为原料,采用金属化焙烧-熔分工艺,通过正交试验制备金属化球团,将所得金属化球团在1500℃条件下熔融分离30 min提取镍铁合金,考察影响因素对实验结果的影响.结果表明:在选择性还原制备金属化球团过程中,对金属化率的影响程度从大到小的因素依次是C/O摩尔比、焙烧温度、焙烧时间和碱度;实验可获得镍品位19%的镍铁合金;在碱度为0.8-1.2范围内,S和P分配比随着碱度的升高而增大.利用X射线衍射和扫描电镜对金属化球团及熔融分离出的渣进行微观分析,发现加入的石灰石与复杂矿相反应可释放出简单镍氧化物和铁氧化物,促进还原反应的进行,当石灰石不足时,少量铁以Fe3+的形式存在于铁金属化率70%的金属化球团中.      

铬铁矿粉配加除尘灰生产冷固球团研究

本文通过铬铁矿粉配加铬除尘灰生产冷固球团试验研究,测定球团质量,确定铬铁矿粉与铬除尘灰的适宜搭配比例,以及粘结剂的种类和适宜配比。研究表明,在一定的铬铁矿粉和除尘灰配比情况下,填加适宜比例的粘结剂压球,干燥后球团抗压强度可达到1000N以上,1.5米高度自然落下3次-5mm含粉率在4%~9%,满足矿热炉使用要求。     

铬精粉矿+红土镍矿混合烧结的研究与实践

针对铬精粉矿、红土镍矿单独烧结能耗高的问题,结合不锈钢生产对镍铬金属产品的需求,研究铬精粉矿、红土镍矿混合烧结工艺,取消粘接剂以降低能耗。通过对铬精粉、红土镍矿的物理性质研究,在实验室完成烧结工艺配方,进行试验研究,得出优化配比结果:铬精粉矿、红土镍配比65%∶35%,混合矿总水分配比15%~16%、焦粉5%~6%。同时,介绍了某公司铬精粉矿、红土镍矿混合烧结工艺生产实践,得出优化配方及烧结指标。生产实践证明:铬精粉矿、红土镍矿混合烧结,可以不配加粘接剂,并且烧结指标较好,比铬精矿烧结矿降低焦粉用量18.7 kg/t,降低动力电30.6 kWh/t,烧结矿质量指标适宜于矿热炉冶炼镍铬铁合金的生产,该混合烧结方式已经得到产业化应用。     

红土镍矿火法冶炼技术现状与研究进展

镍是生产不锈钢的主要合金元素之一,随着硫化镍矿资源的日益贫乏和镍需求量的不断增加,如何绿色高效利用储量丰富的红土镍矿对不锈钢产业的持续发展具有重要的现实意义。火法冶炼工艺具有流程短、原料适应范围广等优点,现已逐渐成为红土镍矿利用的主流工艺。阐述了RK-EF法、回转窑直接还原-磁选工艺、转底炉-熔分炉工艺、鼓风炉还原硫化熔炼镍锍工艺、高炉法等主要红土镍矿火法冶炼工艺的特点和优缺点,总结了国内外研究现状和发展前景,对火法冶炼技术绿色高效利用红土镍矿资源提出建议。     

竖炉法冶炼含Cr和Ni的铁水试验研究

基于竖炉工艺,以不锈钢除尘灰、铁鳞、红土镍矿、铁精矿和铬矿为主要原料,采用小型试验竖炉进行高温冶炼模拟试验,探索竖炉工艺冶炼含Cr和Ni的铁水的可行性。研究结果表明：采用竖炉法处理不锈钢除尘灰,能实现除尘灰中Fe,Cr和Ni等有价元素的回收。Ni元素基本上全部进入铁水,其回收率高达99.80%,Cr的回收率也可达到95.82%。竖炉全红土矿冶炼含Cr和Ni的铁水是可行的,而且将红土镍矿球团和不锈钢除尘灰球团搭配入炉,不仅可充分回收Fe,Cr和Ni等元素,还可减少渣量、降低焦比。竖炉采用铬矿配加铁精矿球团和铁鳞球团冶炼含Cr铁水时,铁水中Cr质量分数可达到17.5%,最高可达20.48%,Cr回收率稍低,为87.15%,但有进一步提高的可能;随着铁水中Si含量的增加,Cr的回收率逐渐提高,磷的分配比逐渐减低;当铁水Si质量分数从1.38%提高到3.73%时,Cr的回收率和磷的分配比变化不大。     

海砂矿与红土镍矿还原生产钒钛镍铬合金试验

通过研究东南亚地区廉价含钒钛海砂矿和含镍铬红土镍矿的复合配矿、冷固结球团制备及直接还原工艺,解决直接还原法生产高强度耐腐蚀钢筋用钒钛镍铬合金关键技术难点,实现低成本生产高强度耐腐蚀钢筋,在一定程度上缓解中国资源短缺问题。对多种原料配比、碱度及还原制度下金属化率和钒钛镍铬合金成分进行分析,结果表明,在C∶O=1.5、配矿碱度R=1.2、1 300~1 350 ℃温度下还原30 min,球团的金属化率达到90%以上;R=1.2与R=0.8的金属化率相比,R=1.2的金属化率略高;相同条件下,当温度提高到1 550 ℃时,能够完全实现渣铁分离,获得形貌完整的粒铁;海砂矿∶红土镍矿=70∶30或50∶50、R=1.2、1 450 ℃温度下还原和熔分45 min产出的含钒钛镍铬合金成分为w(Ni)=0.53%~1.24%,w(Cr)=0.30%~0.52%,w(V)=0.35%~0.24%,w(Ti)=0.28%,适用于低成本生产高强度的耐腐蚀钢筋。     

Melting of Pre-Reduced Chromite Pellet Bearing Carbon

Carbonferrochromeusedforstainlesssteelpro ductionismainlyproducedinelectricheatingfurnacewiththelumporeasrawmaterial.Finechromitemustbepretreatedbeforeapplication ,butchromiteresourceregardedasfineoreaccountsfor 75 %to 80 %ofthetotalintheworld[1] .Nowaday…     

酸洗污泥含碳球团渣铁浴处理过程中硫的分布

 不锈钢硫酸酸洗过程产生大量的酸洗污泥,其成分中含有高含量的CaSO₄以及铁、铬等有价金属。活性炭经过多次吸附会丧失活性,但仍保持还原性能。由酸泥、活性炭混匀并焙烧制成含碳球团,在高炉过程渣铁混出时将该球团掷入渣铁熔池进行还原处理,酸泥中的Fe、Cr被还原后进入铁水,其他物质进入高炉渣,实现酸洗污泥的去毒、消纳和资源化利用的目标。鉴于硫酸酸洗后的污泥中含有大量硫元素,重点探讨以上工艺技术中球团焙烧温度、配碳量及球团在熔炼过程的添加量等因素对硫在各相中分配行为的影响趋势,主要采取热力学理论计算、实验室试验等研究手段。结果表明,球团C/S物质的量比为2、球团焙烧温度为400 ℃时,向渣铁浴熔池中加入1%占比的球团可控制渣铁浴终点铁水硫质量分数w([S_f])为0.010%左右,此时熔渣固硫率可达到50%;球团C/S物质的量比为0.5、球团焙烧温度为400 ℃或800 ℃时,向渣铁浴熔池中加入3%占比的球团,也可降低渣铁浴终点铁水硫质量分数,w([S_f])为0.01%左右,且酸泥中Fe/Cr回收率达88.27%,但熔渣固硫率较低。本研究说明,利用渣铁浴工艺处理酸洗污泥,通过合理调控试验参数,可有效控制终点铁水硫含量至较低水平,达到深脱硫效果,同时Fe/Cr具有较高的回收效率,渣铁浴前后炉渣成分变化极小,不会影响高炉渣安全性及后续利用,具有较高的环境和经济效益。     

不同球团矿和块矿配加条件下炉料冶金性能

 针对铁矿石品种多、质量波动大,导致高炉炉料结构稳定性下降的问题,通过实验室试验,系统研究了含铁矿石的冶金性能以及烧结矿与不同种类天然块矿和球团矿搭配的混合炉料结构高温性能。结果表明,烧结矿的还原性能和熔滴性能优于酸性球团矿和进口块矿,但是低温还原粉化现象十分严重,低温还原粉化指数RDI_{>3.15 mm}仅为70%,哈皮块矿的滴落温度过低,只有1 353 ℃,南非块矿压差过大(6 820 Pa),不利于高炉稳定顺行;里奥球和萨玛科球冶金性能优良,可以适当地提高其比例来弥补烧结产能不足的缺陷;在低烧结比(55%)条件下,不同球团搭配使用时,炉料的软化区间、熔融区间变窄,最大压差Δp_m降低,综合性能得到明显改善。最佳的混合炉料结构为55%烧结矿+20%里奥球+5%萨玛科球+20%哈皮块矿;配加纽混块矿的炉料结构,软熔区间窄,最大压值Δp_m和总特性值S低,软熔滴落性能较好。     

球团配加赤铁精矿的试验研究

利用球团模拟试验炉对配加10%～50%的赤铁精矿进行了试验,试验条件：干燥温度600℃,时间10 min;预热温度900℃,时间20 min;强氧化性气氛,焙烧30 min。结果表明,生产强度〉200 kg/个的球团矿,赤铁精矿配比30%以下时,需要的最低焙烧温度为1 180℃;35%时,最低为1 200℃;40%～50%时,则最低为1 220℃以上。赤铁精矿配比从10%增加到50%,可使球团矿的铁品位增加约0.7%、SiO2含量降低1%;还原度及低温还原120粉化率相差不大。同时,进行了配加煤粉、焦粉、有机黏结剂和PT粉的探索试验,试验表明,添加物对降低焙烧温度和提高球团矿强度有较好的作用,配加3%的PT粉,赤铁精矿配比30%球团矿的焙烧温度可降低50℃以上。     

内配碳红土镍矿球团制备工艺

以红土镍矿作为原料,煤粉作为还原剂,氧化钙作为熔剂,配加一定量的黏结剂和水,经对辊压球机压制成含碳球团.对红土镍矿的成球特性进行了研究,考察了还原剂、水分和黏结剂等因素对球团强度的影响.结果表明:红土矿粉本身具有较好的成球特性,在不加入黏结剂的条件下,球团仍具有一定的强度;较细粒度的煤粉会降低球团的强度,适宜含量的较粗粒度的煤粉能提高球团的强度;随着水分加入量的提高,球团的抗压强度逐渐提高,当水的质量分数为18%时,其抗压强度达到最大值,若水分继续增加,抗压强度呈现下降的趋势;球团的落下强度随着水量的增加而升高;随着膨润土用量的增加,球团强度有明显的提高,当膨润土的质量分数为2%时球团强度达到最大值,随着膨润土用量的进一步提高,球团强度略微下降,且膨润土中含有较高含量的SiO₂和Al₂O₃,会降低球团有用元素的品位,因此用量不宜过高.      

红土镍矿高料层碳热还原试验

 红土镍矿是生产镍铁合金的主要原料之一,其碳热还原后的镍铁金属颗粒尺寸对后期磁选分离至关重要。基于此,进行了红土镍矿在高料层条件下的碳热还原试验研究,考察了还原温度、时间及添加剂CaO等对还原后镍铁金属颗粒尺寸的影响规律和作用机理。试验结果表明,在配碳量C/O(质量比)为1.0、还原温度为1400 ℃、还原时间为45 min的条件下,还原效果最佳,还原后大于40 μm的金属颗粒约占70%,最大颗粒约为100 μm。对该还原条件下得到的金属化球团进行磁选分离可得到镍铁合金,基本可以将金属镍回收。研究结果可为红土镍矿碳热还原工艺的应用提供操作参数和理论依据。