微波作用高磷铁矿提铁脱磷的研究

为充分利用高磷铁矿,进行了微波作用高磷鲕状赤铁矿煤基碳热还原提铁脱磷的研究.高磷铁矿经微波作用碳热还原、细磨和磁选,其脱磷率达到87.8%,收铁率达到90%.本文从晶格能、热力学和动力学方面分析了微波强化高磷铁矿提铁脱磷的作用机理,探讨了微波应用于高磷铁矿提铁脱磷的可能性.结果表明:微波可以加快铁矿石碳热还原反应速率,...     

脉石成分对铁矿球团还原膨胀性能的影响

研究了脉石成分对铁矿球团还原膨胀性能的影响.以纯铁矿物为原料采用压块-焙烧-还原方法进行的研究表明:纯赤铁矿团块的还原膨胀率明显大于纯磁铁矿团块;CaO、SiO2、MgO、Al2O3可显著降低赤铁矿团块的还原膨胀率;SiO2、MgO可在一定程度上降低磁铁矿团块还原膨胀率,CaO、Al2O3则使磁铁矿团块的还原膨胀率增大.在此基础上研究了赤铁精矿为主配加磁铁精矿制备的氧化球团矿的还原膨胀性能,确定了抑制球团矿还原膨胀的适宜添加物及其用量.对CaO导致球团异常膨胀的机理进行了探讨:在浮氏体还原成金属铁的过程中,固溶于铁氧化物晶格中的Ca2 会促进"铁晶须"的生成与发展,导致球团产生异常膨胀.     

SiO2、Na2CO3对预还原烧结过程中气化脱磷的影响

白云鄂博铁精矿磷含量较高为0.08%(质量分数),且磷元素主要以氟磷灰石的形式存在。基于前期白云鄂博矿磷的赋存状态及白云鄂博矿预还原烧结工艺对脱磷影响的研究,同时为了开发利用其他中、高磷铁矿,研究了白云鄂博铁精矿预还原烧结过程中磷的气化脱除机制。利用FactSage热力学软件、XRD、SEM-EDS对比分析不同SiO2、Na2CO3添加量对预还原烧结过程中气化脱磷率、金属化率以及物相转变的影响。结果表明:最佳的SiO2、Na2CO3添加量(质量分数)分别为3%、1%,对应的脱磷率为31%,金属化率为96%,实现了预还原烧结过程中磷的有效脱除,进一步明确预还原烧结脱磷机制,为以后中、高磷铁矿脱磷的研究指明了方向。     

微波场中FeNb2O6碳热还原反应研究

将微波加热与FeNb2O6碳热还原特性进行结合,探究FeNb2O6在微波场中的还原反应.利用微波热重分析研究了温度、粒度和配碳量等因素对微波碳热还原FeNb2O6反应速率的影响,同时对微波场中FeNb2O6碳热还原反应进行动力学分析.研究结果表明:在微波加热的情况下,FFeNb2O6具有良好的升温特性;相较于常规加热,...     

微波作用下高磷铁矿提铁脱磷的实验研究

进行了微波作用高磷鲕状赤铁矿煤基碳热还原提铁脱磷的实验研究。从热力学和动力学方面研究了微波强化高磷铁矿提铁脱磷的作用机理,探讨了微波场中高磷铁矿提铁脱磷的影响因素和工艺条件。结果表明:微波可以加快铁矿石碳热还原反应速率,强化提铁脱磷效果;高磷铁矿在微波场中碳热还原,再经细磨和磁选,其脱磷率可达87.8%,收铁率可达90%。     

高铝铁矿石球团在预还原过程中的热力学行为

应用物质吉布斯自由能函数法计算高铝铁矿石球团在预还原过程中所发生反应的ΔG,明确球团中物相在该过程中的热力学行为.热力学计算、分析结果表明:还原阶段产生的FeO最易与Al2O3反应生成FeO·Al2O3,其次与SiO2反应生成2FeO·SiO2,最后与SiO2反应生成FeO·SiO2·Al2O3置换2FeO·SiO2和FeO·SiO2中SiO2生成FeO·Al2O3的反应较之SiO2置换FeO·Al2O3中Al2O3的反应要容易得多.FeO.SiO2的还原反应趋势要强于FeO·Al2O3及2FeO.SiO2.     

高岭石-C体系高温碳热反应过程

以高岭石和无机碳为原料合成SiCw/A12O3复相陶瓷粉末,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对该陶瓷粉体进行测试表征,研究合成温度和保温时间对合成产物的影响,并初步探明高岭石碳热还原反应过程和机理。结果表明:高岭石与碳在高温下反应过程由2段组成,第1段是高岭石的低温分解,第2段是高岭石分解产物SiO2和莫来石的碳化还原。其中第2段反应又由SiO2的碳化还原和莫来石的碳化还原组成,二者是先后发生而不是并列发生。在高岭石碳热还原过程中,气-固(V-S)反应机制和固-固(S-S)反应机制均有可能发生,SiC晶须的形成由占主导地位的反应机制决定。     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

电热法生产铝硅合金的理论研究

本文从理论上系统研究了Al2O3-C系、SiO2-C系、Al2O3-SiO2-C系热力学。结果表明,在Al2O3-SiO2-C系中,硅在很大程度上改善了铝还原的热力学条件,中间产物Al4C3、SiC等碳化物分别与SiO2、Al2O3反应进而生成铝硅合金,使电热法铝硅合金对生产成为现实。动力学研究结果表明,在电热法铝硅合金生产中,Fe的存在使得铝硅合金生成反应的起始温度大大降低,Fe还有助于破坏碳热还原过程中容易生成的碳化物。     

电炉粉尘锌元素回收利用基础分析

通过对电炉粉尘进行化学成分、物相结构、粒度组成、颗粒形貌等基础物性进行分析,可知电炉粉尘中锌元素主要以铁酸锌(ZnFe2O4)形式存在,相较于ZnO而言ZnFe2O4不易还原,给电炉粉尘中锌的回收造成了困难。采用ZnO和Fe2O3化学纯试剂制备纯ZnFe2O4,通过XRD、DSC和SEM- EDS等方法对ZnFe2O4的碳热还原机理进行分析,探讨了温度和还原剂种类对ZnFe2O4碳热还原的影响。结果表明,ZnFe2O4的碳热还原分为3个阶段,即ZnFe2O4分解段、氧化锌还原段和铁氧化物还原段,第1阶段主要为ZnFe2O4的分解反应,第2阶段主要为ZnO的还原反应,并伴随少量铁氧化物的还原反应,第3阶段主要为铁氧化物还原和碳气化反应;在反应初期,煤粉转化率大于石墨,而在反应后期则相反。     

Study on Phosphorus Removal of High-Phosphorus Oolitic Hematite by Coal-Based Direct Reduction and Magnetic Separation

In this article, mineralogical phase changes and structural changes of iron oxides and phosphorus-bearing minerals during the direct reduction roasting process were investigated by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). It has been found that the reduction of hematite follows the following general pathway: Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe. The last step of the reduction process contains two side reactions: either FeO → Fe₂SiO₄ → Fe or FeO → FeAl₂O₄ → Fe depending on the micro mineralogical makeup of the ore. In the reduction process of FeO → Fe, oolitic structure was destroyed completely and fluorapatite was diffused into gangue while metallic phase is coarsening at temperatures below 1200°C. Therefore, the separation of phosphorus-bearing gangue and metallic iron can be achieved by wet grinding and magnetic separation, and low phosphorus content metallic iron powder can be obtained. However, when the temperature reached 1250°C and beyond, some of the fluorapatite was reduced to elemental P and diffused into the metallic iron phase, making the P content higher in the metallic iron powder.     

钾长石对CO还原铁氧化物过程还原膨胀性的影响

摘要：包钢巴润矿具有粒度细、品位高、价格低廉、适合球团生产等特点,但该矿是一种典型的高碱负荷磁铁矿,其中碱金属含量较高。以揭示含钾脉石对铁氧化物还原膨胀性的影响为出发点,采用分阶段还原法,通过在线检测的方法研究了不同天然钾长石添加量对CO的Fe2O3→Fe3O4,Fe3O4→FeO以及FeO→Fe分阶段还原过程试样的线膨胀率进行了检测,并对各阶段还原产物的物相组成和显微结构采用XRD和SEM进行了分析。结果表明,试样在氧化焙烧过程中,天然钾长石中的钾长石熔化后形成玻璃相,SiO2以石英的形式析出。试样中天然钾长石质量分数从0增加到12%,在Fe2O3→Fe3O4还原阶段,其线性膨胀率从2.19%下降到2.11%,试样在焙烧过程中钾长石形成的渣相对Fe2O3还原膨胀性起到抑制作用;在Fe3O4→FeO还原阶段,其线性膨胀率从-0.51%增加到0.46%,钾长石引起Fe3O4晶格畸变,造成Fe3O4还原膨胀加剧;在FeO→Fe还原阶段,其线性膨胀率从-6.26%增加到-1.68%,天然钾长石中的SiO2与FeO结合形成铁橄榄石对FeO还原过程的铁相收缩起到抑制作用。因此,钾长石主要对CO还原Fe2O3的第Ⅰ和第Ⅱ阶段作用明显,SiO2主要对还原第Ⅲ阶段产生影响。     

SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响

摘要：由于近年来低品位铁矿石的使用量增加,导致烧结过程中SiO2含量升高。SiO2是烧结矿中主要的脉石成分,其含量的变化与烧结矿最终质量密切相关。运用X射线衍射、光学显微镜和SEM-EDS方法研究了SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响。研究结果表明,随着SiO2含量的增加,CaO-Fe2O3-SiO2熔体结晶产物中CaFe2O4(CF)含量减少而富铁铁酸钙(SFC)含量增加,CaFe2O4和SFC分别以块状和板条状析出,SFC的晶体结构随着SiO2含量的增加从Ca36Fe144O25-2向SFCA-I转变;当SiO2的质量分数超过3.0%时,椭圆状的Ca2SiO4（C2S）从熔体中结晶,其含量随SiO2含量的增加而增加,另有大量圆点状玻璃相分布于铁酸钙基体表面。     

用秘鲁磁铁矿粉生产球团矿工艺技术研究

秘鲁磁铁矿粉具有粒度细、品位高、脉石含量低等优点,但其碱金属含量相对较高,且SiO2含量过低,容易引起球团矿还原膨胀率高等问题,而且放置时间较长的秘鲁矿粉成球性能下降,影响造球和生球质量.通过试验,研究了秘鲁矿粉的造球性能,以及地方矿粉和含镁熔剂对秘鲁矿粉球团造球、焙烧及成品球质量的影响.试验结果显示,采取高压辊磨、配...     

Microstructure Characteristic and Phase Evolution of Refractory Siderite Ore during Sodium-carbonate-added Catalyzing Carbothermic Reduction

Thermodynamic analysis of refractory siderite ore during carbothermic reduction was conducted.Microstructure characteristics and phase transformation of siderite ore during sodium-carbonate-added catalyzing carbothermic reduction were investigated.X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy and energy-dispersive analysis of X-rays were used to characterize the reduced samples.Results indicate that the solid reaction between FeO and SiO_2 is inevitable during carbothermic reduction and the formation of fayalite is the main hindrance to the rapid reduction of siderite.The phase transformation of present siderite ore can be described as:siderite-magnetite-metallic iron,complying with the formation of abundant fayalite.Improving the reduction temperature(≤1 050 ℃)and duration is helpful for the formation and aggregation of metallic iron.The iron particle size in the reduced ore was below 20μm,and fayalite was abundant in the absence of sodium carbonate.With 5% Na_2CO_3 addition,the iron particle size in the reduced ore was generally above 50 μm,and the diffraction intensity associated with metallic iron in the XRD pattern increased.The Na_2O formed from the dissociation of Na_2CO_3 can catalyze the carbothermic reduction of the siderite.This catalytic activity may be mainly caused by an increase in the reducing reaction activity of FeO.     

高铝铁矿石球团气基还原物相状态研究

在温度为950℃、还原气氛为纯CO条件下,对高铝铁矿石球团进行气基还原,还原时间分别为0、5、10、 20、40、60、80 min以及110 min,以明确各时间段内物相的变化情况。研究结果表明,还原5 min时即出现金属铁、 FeAl 2 O 4 和Fe 2 SiO 4 3种物相,10 min以至更长时间时金属铁峰强度有所增强,而其他2相变化并不明显;另外,该 种铁矿石中氧化铁的逐级还原规律并不明显,当金属铁相过早出现时,Fe 3 O 4 相以及独立存在的浮士体相未检测到。     

高磷鲕状赤铁矿磷的存在形态及脱磷机理

 针对高磷鲕状赤铁矿石矿物结构复杂导致的脱磷困难现状,为实现深度脱磷的目的,探索矿物还原过程中磷的形态及微观脱磷过程。以铁品位为44.78%、磷的质量分数为0.92%的高磷鲕状赤铁矿为研究对象,根据其面扫描电镜及矿相结构图可知,矿物之间嵌布紧密、逐层形成鲕状结构,石英、鲕绿泥石与赤铁矿等互相包裹,磷元素集中分布在鲕粒内部的氟磷灰石中。通过对焙烧产物做扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS),对高磷鲕状赤铁矿脱磷机理进行研究。研究结果表明,当YM-1脱磷剂质量分数为16%,还原过程中鲕状结构被破坏,金属铁逐渐从鲕粒中析出聚集,脉石与铁颗粒分离明显,磷化为不同形态被脱除。磁选后尾矿、铁分离完全,磷元素几乎全部进入尾矿,添加复合脱磷剂YM-1焙烧磁选后铁精矿的铁品位为90.16%,铁回收率为91.25%,磷质量分数为0.056%,脱磷率为93.91%。铁精粉各项指标满足工业冶炼要求。     

Enrichment of phosphorus in reduced iron during coal based reduction of high phosphorus-containing oolitic hematite ore

With the objective of phosphorus enrichment in the metallic iron during coal based reduction, high phosphorus oolitic hematite ore was reduced in the presence of coal with the coal/ore molar ratio (C/O, the molar ratio of fixed carbon in coal to oxygen in iron oxides of ore) varying from 1·0 to 2·5 at temperatures ranging from 1473 to 1548 K. The metallic iron was beneficiated from reduction products by magnetic separation. The results showed that the enrichment of phosphorus in the metallic iron improved with increasing temperature and C/O molar ratio. The phosphorus content and the phosphorus enrichment could reach 2·5 and 77·5%, respectively, with a C/O molar ratio of 2·5 at 1548 K and after 60 min reduction. The high phosphorus-containing metallic iron so obtained could then be converted to steel and high phosphorus steelmaking slag that can be used as a phosphate fertiliser. Kinetic analysis demonstrated that the process of phosphorus enrichment in the metallic iron could be divided into two stages, early and late, described by phase boundary controlled reaction and diffusion controlled, respectively. At the early stage, the apparent activation energy and pre-exponential factor of phosphorus enrichment decreased from 182·12 kJ mol^?1 and 9509·06 min^?1 to 132·60 kJ mol^?1 and 395·44 min^?1, respectively, when the C/O molar ratio was increased from 1·0 to 2·5. At the later stage, the apparent activation energy and pre-exponential factor were 245·87 kJ mol^?1 and 172?818·99 min^?1 at a C/O molar ratio of 1·0, respectively, whilst those were reduced to 210·73 kJ mol^?1 and 13?930·28 min^?1 at a C/O molar ratio of 2·5.     

铁矿石还原气-固还原行为研究现状

系统分析了铁矿石还原性的影响因素以及铁矿石的气固还原动力学特征,铁矿石的化学成分、孔隙率和矿 物组成对其还原性都有影响,总体来看,铁矿石中的碱性氧化物对铁矿石的还原有促进作用,而酸性氧化物对其还 原有阻碍作用。提高铁矿石中微气孔的比例以及提高还原性好的矿物,如铁酸钙的含量可改善铁矿石的还原性; 对于铁氧化物气固还原动力学的研究大多采用未反应核模型,在还原的不同阶段具有不同的限制性环节,比如在 浮士体还原到金属铁阶段,前期还原反应由气体内扩散与界面化学反应混合控制,后期界面化学反应为还原反应 的控制环节。总结前期的研究结果,结合当前资源现状提出了今后铁矿石还原行为的2个研究方向:①加强 Al 2 O 3 、K 2 O、Na 2 O、ZnO等杂质元素和有害元素对铁矿石还原性影响研究;②加强高炉实际含铁原料,如烧结矿、 球团矿和块矿的气固还原动力学研究。