铝电解槽焙烧启动中节能焙烧装置的开发及应用

铝电解槽焦粒焙烧启动存在劳动强度大、成本高、碳渣多、易发生偏流等问题,有针对性地采取燃气焙烧启动代替之,所用焙烧装置焙烧过程中不存在电流分布,阴阳极氧化少、启动中打捞炭渣少,燃气焙烧启动安装省时50%,槽寿命延长90%,启动成本可降低1.2万元/台。

某低品位黏土型锂矿石的焙烧——无酸浸出试验研究

云南某低品位黏土型锂矿石含锂0.147%,为探究低能耗、环保的开发利用工艺,采用新型焙烧助剂ASH开展了低温焙烧—无酸浸出的提锂工艺研究,并结合XRD、SEM-EDS等分析手段阐述了反应机理。试验结果表明,在试样与ASH质量比为1∶0.3、焙烧温度为400℃、焙烧时间为1.0 h,去离子水浸出时间为2 h、浸出温度为70℃、液固比为5 m L/g条件下,锂浸出率为83.81%。机理分析显示,焙烧—浸出前后,样品中主要矿物相未发生变化,但衍射峰强度降低;经焙烧—浸出后,浸渣表面均匀分布着裂纹和空隙,Al、Si、Fe、Ti含量均有所降低。说明ASH与矿物发生反应,破坏了矿物的表面结构,生成了可溶性盐Li-ASH。与传统焙烧—浸出工艺相比,本研究所采用的提锂工艺焙烧温度低、浸出时无酸,降低了生产能耗、简化了工艺流程,对同类型低品位黏土型锂矿的绿色高效开发利用具有重要借鉴意义。

氢氧化铝低温焙烧技术研究

氢氧化铝焙烧是氧化铝生产中最后一道工序,能耗约占整个氧化铝厂能源消耗的30%左右,如何降低单位产品能源消耗对于降低运营成本和减少碳及其他污染物排放意义重大。本文通过对气态悬浮焙烧炉理论和现场应用情况的研究分析,重点研究了灼减(LOI)、失重率、颗粒直径、停留时间等与焙烧温度的关系,提出了在气态悬浮焙烧的基础上进一步降低焙烧温度,进而降低单位产品能耗,减少二氧化碳和氮氧化物排放的新型低温焙烧技术。

500 kA铝电解槽焙烧工艺控制和优化

铝电解槽焙烧质量好坏主要取决于焙烧温度的控制,核心是控制好焙烧温度均匀程度和上升梯度。本文详细阐述了500 kA铝电解槽焙烧工艺控制过程,通过对铺焦挂极、装炉、分流器和软连接的安装使用等关键因素进行工艺优化,使焙烧温度均匀程度、上升梯度得到明显改善,冲击电压大幅降低,阳极电流分布更加均匀,有效提升了焙烧质量。

钼精矿焙烧过程中杂质化合物对烧结行为的影响

在钼精矿焙烧过程中,伴生元素转化及其与二硫化钼的相互作用会引起粉体部分熔化、结块、团聚等烧结现象,严重影响钼焙砂质量和炉子寿命。本文研究了钼精矿焙烧时赋存的杂质(种类和含量)以及焙烧温度对其烧结行为的影响,对其烧结程度进行定量化计算,并观察烧结物中各成分黏结形态的微观形貌。结果表明:钼精矿中SiO_(2)和Al_(2)O_(3)对钼精矿焙烧烧结行为影响很小,而CaO、MgO、Fe_(2)O_(3)、CuO和K_(2)CO_(3)会强化烧结行为;增大反应温度达到MoO_(3)与钼酸盐共晶的临界温度后会加剧团聚现象;增大CaO、CuO和K_(2)CO_(3)含量,对钼精矿烧结行为影响最大。烧结物中各组分之间的黏结形态分为三类,即加SiO_(2)或Al_(2)O_(3)后呈孤立型,加CaO或MgO后呈交叉型,以及加Fe_(2)O_(3)、CuO或K_(2)CO_(3)后呈包裹型。

难选高铁软锰矿流态化磁化焙烧-磁选浸出工艺

【目的】提高难选高铁软锰矿的资源利用效率,缓解我国锰矿资源依赖进口的现状。【方法】采用流化床反应器作为焙烧装置,模拟发生炉煤气气体组分作为还原气体,对云南省某地区的难选高铁软锰矿进行流态化磁化焙烧。对还原后的焙烧矿进行磨矿-弱磁磁选,得到铁精矿和锰精矿。最后,对锰精矿中的锰进行酸浸浸出。【结果】在500℃流态化还原焙烧10 min,该难选高铁软锰矿即可达到最佳的还原状态效果,当样品的磨矿粒径<30μm的颗粒的质量分数为65%时,即可达到最佳的解离效果。选别后铁精矿铁品位和回收率分别为57.24%和76.55%,锰精矿锰品位和回收率分别为24.41%和73.84%,锰精矿的铁浸出率仅有1.94%。【结论】考察难选高铁软锰矿流态化磁化焙烧-磁选浸出规律,可以降低反应温度,缩短反应时间,低碳节能;抑制过还原反应的发生,可以提高铁资源利用率,降低浸出酸耗和除铁剂消耗。低能耗、低消耗和高利用率可以极大地提高难选高铁软锰矿的经济性,解决这部分资源难于利用的困境。

锰块矿焙烧试验研究及带式焙烧机工艺探讨

我国是锰铁合金的主要进口国和消费国,但我国锰块矿品位较低,冶炼成本高,处理工艺单一。为提高锰块矿品位,降低锰合金冶炼的燃料消耗,减少生产成本,本文通过正交试验方法对锰块矿干燥、预热和焙烧的工艺制度进行研究,分析其焙烧的工艺特点及难点,研究其系统焙烧温度和O_(2)与CO_(2)分压对MnCO_(3)分解反应的影响,最终找出其合理的焙烧工艺。结果表明:当锰块矿粒度为15~40 mm、干燥温度为400℃、干燥时间为3.0 min、预热I段(温度为550℃、时间为3.0 min)、预热II段(温度为900℃、时间为10 min)、焙烧温度为1100℃、焙烧时间为10 min、均热温度为950℃,均热时间为6 min时,锰块矿焙烧效果最佳,焙烧后锰块矿中TMn质量分数由21.34%升至32.32%,碳脱除率达98.94%,烧损率为28.40%。

锂云母硫酸-硫酸盐混合焙烧提锂工艺设计

通过分析锂云母矿石物料成分与提锂工艺技术现状,创新提出一种锂云母硫酸-硫酸盐混合焙烧提锂技术。从工艺流程、主要设备、技术指标、生产过程污染控制等方面,对所设计的利用该新技术从锂云母中提锂的工艺进行系统分析。采用该工艺技术可实现锂云母中Li、Rb和Cs的高效提取,三者的总回收率分别达到80.3%、54%和61%。

加热温度对工业规模CeCl_(3)喷雾焙烧反应器影响的数值模拟

CeO_(2)颗粒由于具有优异的性能,市场对CeO_(2)颗粒的需求逐年增加。为探究使用在氧化铁颗粒工业化生产的Ruthner型喷淋焙烧反应器生产CeO_(2)颗粒的可能性,结合单液滴失重试验,使用ANSYS Fluent软件,分别探究550、650、750和850℃四种不同加热温度对反应器的影响。单液滴失重试验表明,氯化铈和氯化铁、氯化亚铁的热解过程基本一致,使用该型反应器制备CeO_(2)颗粒理论上可行。对小型工业反应器进行等比例建模,研究反应器内部化学反应的具体过程。结果表明,550℃是最合适的温度,对工业生产具有一定指导意义。

某高磷铁矿悬浮焙烧—磁选—浸出提铁降磷实验研究

针对高磷铁矿因铁矿物与磷矿物共生关系复杂、常规选矿方法难以高效利用的特点,提出了焙烧—浸出的提铁降磷技术。对阿尔及利亚TFe品位为60.81%、FeO含量为14.92%、P含量为0.71%的某高磷铁矿,采用悬浮焙烧(氧化焙烧—磁化焙烧)—磁选—浸出工艺开展了提铁脱磷实验研究,在氧化温度1 050℃、还原温度520℃、还原时间25 min、H2体积浓度50%的磁化焙烧工艺条件下,获得了TFe品位65.50%、TFe回收率96.31%、P含量0.16%的铁精矿指标,磷脱除率77.46%。实验研究结果可为高磷铁矿提铁降磷提供指导。

钾长石混盐焙烧-浸出提钾过程研究

中国钾盐资源匮乏,而钾长石是一种重要的钾赋存形式。然而,钾长石的开发技术难度大、成本高,至今尚未实现工业化应用。为了解决钾长石开发利用过程中钾提取温度高、浸出率低等问题,该研究选取了贵州铜仁地区钾长石矿为研究对象,探究了钾长石-硫酸钠-碳酸钙混盐的焙烧-浸出过程,考察了钾长石-硫酸钠-碳酸钙的焙烧配比、焙烧温度、焙烧时间、浸取剂浓度等因素对钾长石中钾元素浸出率的影响。实验结果显示,在焙烧体系均匀混合、焙烧温度为800~900℃、焙烧时间为1 h、m(钾长石)∶m(硫酸钠)∶m(碳酸钙)为(1∶1∶6)^(1∶1∶8)条件下,以质量分数为5%NaOH溶液作为浸取液,钾的浸出率可高达99.79%。该研究提供了一条提高钾长石资源利用效率、解决钾盐资源供应问题的新途径,并为相关工业生产提供了有力的技术支持。

酒钢悬浮焙烧磁铁矿选矿工艺优化研究

对酒钢悬浮焙烧磁铁矿进行了磨矿-选矿工艺优化研究。采用110 mT低场强磁选机预提精、中矿再磨后采用磁选富集抛尾、富集精矿经阳离子反浮选,最终获得TFe品位60.06%、SiO_(2)含量5.17%、金属回收率84.27%的综合精矿;与原工艺指标相比,精矿TFe品位提高了1.96个百分点,金属回收率提高了1.38个百分点,SiO_(2)含量降低了1.06个百分点。

硫酸亚铁焙烧-水浸工艺分离黑铜泥中铜和砷

采用硫酸亚铁焙烧-水浸工艺实现黑铜泥中铜、砷一步分离。考察了铁砷摩尔比(Fe/As)、焙烧温度、焙烧时间、水浸初始pH等对试验效果的影响。较优工艺条件为:焙烧温度400℃、Fe/As=0.3、焙烧时间120 min、水浸温度80℃、水浸时间60 min、水浸液固比7 mL/g、水浸初始pH=4.5,沉砷率高达99%以上,铜浸出率高达96%以上。经XRD分析,沉砷渣主要成分为臭葱石和氧化铁,实现了砷的安全固化处置。

氯化铈液滴在喷雾焙烧反应器热解过程的数值模拟研究

Ruthner型喷雾焙烧反应器具有节能、环保和副产物可回收利用等诸多优点,其已被广泛应用于回收钢铁工业酸洗液,但在CeO_(2)颗粒制备领域还没有应用。当前对实心球形CeO_(2)颗粒的需求不断扩大,使得应用Ruthner型喷雾焙烧反应器规模化生产CeO_(2)颗粒具有诱人的前景。由于焙烧反应过程难以通过试验表征,使用ANSYS Fluent仿真软件对焙烧反应过程进行仿真模拟,可直观表现出CeCl_(3)热解生成CeO_(2)颗粒的过程。本研究首先通过热重试验,验证了铁元素的氯化物和铈元素的氯化物的热解过程完全一致,只是温度不同:CeCl_(3)液滴在200℃时完全失去自由水,在500℃时完全反应;FeCl_(2)液滴在180℃完全失去自由水,在420℃时完全反应;FeCl_(3)液滴在160℃完全失去自由水,在410℃时完全反应,因此使用处理酸洗液的反应器生产CeO_(2)颗粒理论上可行。进一步,通过使用仿真软件包中的两相流、组分输运等模型,探究反应器内温度场、速度场和浓度场等分布,结果表明在反应器内部,某区域内温度越高,对应的气流、颗粒运动速度就越快。

钒钛磁铁矿带式焙烧机球团质量提升工艺研究及实践

攀钢西昌带式焙烧机生产线是国内第一条钒钛矿带式焙烧机球团生产线,投产后成品球平均抗压强度偏低,单个成品球团矿平均抗压强度≥1950 N。本文从原料结构、造球工序、带式焙烧机工艺操作等方面分析原因,采取的优化措施包括:控制原料中TiO_(2)质量分数≤12%、V_(2)O_(5)质量分数≤1%、Al_(2)O_(3)质量分数<2.0%、MgO质量分数<1.8%,精矿粒度-200目占比75%~80%,碱度应控制0.6倍左右,膨润土配比应适当降低至1.2%~1.4%,生球粒度10~12.5 mm占比≥60%;重力除尘灰配比>1.5%,或者烧结机头除尘灰配比>1.5%;焙烧机工艺操作制度为鼓干段温度300~330℃、抽干段温度370~390℃、预热温度梯度500℃→1200℃、焙烧段温度1230~1240℃、大烟罩内氧质量分数17.3%~18.0%。工艺优化后,单个球团平均抗压强度约2348 N,达到了考核指标;排放烟气中烟尘含量2.54 mg/Nm^(3)、SO_(2)含量3.13 mg/Nm^(3)、NO_(x)含量41.42 mg/Nm^(3)、基准氧含量17.54%,均满足国家排放标准。

CaO固氟焙烧——盐酸浸出回收稀土钙热还原渣中稀土试验研究

采用氧化钙固氟焙烧—盐酸浸出法回收稀土钙热还原渣(还原渣)中的稀土和氟化钙,研究了氧化钙焙烧过程还原渣的转型机理、浸出过程的热力学和不同条件下稀土的浸出规律。热力学分析表明:升高温度能够促进氧化钙和氟化稀土反应生成氧化稀土和氟化钙;CaF_(2)的存在会抑制稀土元素的浸出,而高浓度的Ca^(2+)减少了F-溶出、促进稀土浸出。浸出试验结果表明:在一定范围内提高浸出温度、浸出时间、盐酸浓度、液固比均能促进稀土的溶出。适宜条件为:焙烧温度800℃、焙烧时间1.5 h、氧化钙与还原渣质量比为1∶1、球团直径10 mm、焙烧渣磨矿时间3min、浸出温度40℃、浸出时间1.5 h、盐酸浓度4 mol/L、液固比10∶1 m L/g。在上述适宜条件下,稀土浸出率达到95.44%;浸出渣CaF_(2)品位为97.02%,回收率为97.88%,实现了还原渣的高效综合利用。

带式焙烧机均匀布料研究与应用

为适应绿色低碳钢铁冶炼目标,球团大型化生产成为必然需求。由于带式焙烧机料层较厚,且焙烧过程球团处于静态,为保证成品球质量,生球的均匀布料就显得尤为重要。本文通过研究带式焙烧机布料原理和布料工艺设备参数,确定其合理的布料方式。研究结果表明:梭车和摆头皮带机布料均存在生球落下次数多、布料不均匀等问题;往复式布料器布料能够减少生球落下次数,且能够实现单向布料,快速换向,从而保证均匀布料。通过参数计算,得出504 m^(2)带式焙烧机合理的布料方式为往复式布料器+宽皮带机布料,卸料小车移动速度和皮带运行速度均应控制在0.65 m/s,宽皮带机运行速度应控制在0.12 m/s。生产实践表明在该布料方式下,布料轨迹整齐,台车料面平整,成品球强度均匀,达到了预期的研究目标。

在冶金带式焙烧机上投笼焙烧的煤矸石陶粒及其性能分析

煤矸石是我国堆存量和排放量最大的固体废弃物之一,而砂石骨料是消耗量最大的建筑材料。制备煤矸石陶粒骨料替代天然砂石是规模化利用煤矸石的有效途径,但是高温烧制煤矸石陶粒需要研发产量大和能耗低的创新设备。带式焙烧机是冶金行业成熟的生产球团矿的工艺,具有生产率高,能耗低等特点。基于此,本文提出通过借鉴冶金带式焙烧技术烧制煤矸石陶粒的新工艺,并在504 m2球团带式焙烧机生产线上进行了煤矸石陶粒烧制的可行性验证试验,通过XRD、XRF、TG-DSC、TG-MS等分析手段研究了煤矸石陶粒在焙烧过程中的矿物转化和脱碳行为,分析了陶粒性能影响因素。结果表明:由于采用冶金球团矿焙烧制度,烧制的陶粒能够完成高岭岩转化为石英和莫来石的主要矿相转化,但是由于最高温度达到1300℃,产生了玻璃相,在冷却过程导致部分陶粒产生裂缝。陶粒的筒压强度为8.9 MPa,吸水率为9.92%,满足国家标准GBT17431.1-2010-轻集料及其试验方法对高强陶粒的要求。带式焙烧机预热段400~600℃时间较短,升温快,碳无法完全脱除,烧制完成后仍有微量残碳存在。通过延长脱碳时间、降低焙烧时间和降温速率,确定了煤矸石陶粒干燥、预热、脱碳、焙烧、缓冷和急冷6个阶段的最佳焙烧制度,进一步通过烧结杯试验进行了验证。

热力学ΔG^(θ)-T图在化学选矿焙烧作业中的应用

热力学是物理化学课程的重要组成部分,可用于计算体系能量的变化和判断给定条件下反应能否发生等。矿物加工工程专业的物理化学课程的教与学需紧密围绕热力学的基础理论、方法和工具开展,结合地区矿产资源优势,熟练掌握热力学中的ΔG^(θ)-T图的原理及使用方法。结合铁矿石、铝土矿、煤矸石和富钾页岩等的资源加工利用实例,介绍了ΔG^(θ)-T图在解决焙烧作业工程实际问题中的应用。

钒渣焙烧提钒工艺的研究进展

钒是一种具有优异物理化学性能的稀有金属元素,在航空航天、钢铁冶金、化工以及新能源等方面都有着重要的应用。伴随着现代工业的迅速发展,各种领域对钒的需求量不断增长。钒在自然界中的储量较为丰富,但其通常与其他金属矿物共伴生。当前,可用于提钒的原料主要有含钒碳质页岩(石煤或煤矸石)、含钒云母、石油废渣、废催化剂、钒钛磁铁矿、含钒转炉渣等。其中,钒钛磁铁矿经高炉冶炼和转炉冶炼后产出的含钒转炉渣是目前提钒工业中采用的主要原料。基于此,结合国内外钒渣焙烧提钒工艺现状,从工艺参数优化和机理研究等方面系统总结了已实现工业化应用的钠化氧化焙烧提钒工艺和钙化氧化焙烧提钒工艺;综述了尚处于实验阶段的无盐焙烧提钒、氯化焙烧提钒、锰盐焙烧提钒以及镁化焙烧提钒等工艺的研究进展。指出了提钒工艺未来应该向高回收率、无污染、低成本的绿色环保冶炼方向发展,并为未来提钒技术的研究提供参考。