利用高硅矿和非焦煤制备高炉用含碳团块

在生产过程中,高炉加装含碳团块有利于降低成本和减少CO_(2)的排放。利用高硅矿粉和非焦煤粉,通过低温热处理制备高炉用含碳团块,考察团块在模拟高炉条件下的性能变化、反应行为和微观结构演变,并对2500 m^(3)高炉加装含碳团块冶炼效果进行模拟分析。结果表明,团块具有良好的冶金性能,含碳团块体积持续收缩,最终收缩率为48.2%;含碳团块的抗碎强度由每个1870 N增至4210 N。团块内铁氧化物还原的起始温度为573 K、气化的起始温度为1023 K。在反应过程中,团块内依次形成烧结结构、渣相网络结构、金属铁网络结构,其中,铁橄榄石对烧结结构和渣相网络结构有强化作用。针对2500 m^(3)高炉模拟分析,结果表明,在低温(<1073 K)区,团块可提高高炉煤气利用率;在高温(>1073 K)区,团块可促进烧结矿还原、抑制焦炭溶损反应。

含碳锰矿团块固态还原的反应机理

利用多种测试手段、从不同方面研究了含碳锰矿的固态还原,并根据不同配碳方式对还原率的影响和团块内孔,隙率对反应速率和模式的影响进行了探讨。表明还原主要是通过CO的中间介质作用进行的气—固反应。文中还讨论了不同还原阶段里的限速环节。指出孕育期间是团块内部的气相传输限速。根据还原率曲线及CO、CO_2的累计量(mol)比例分析了高速反应期间的特征,认为是团块内部的气相传输和Eoudouard反应的混合限速,而在强还原条件下,还原反应本身也可能成为反应后期中的限速环节之一。

含碳铬团块熔融还原的实验室研究

为预测工业性试验时铬团块的高温还原速度，对含碳铬团块进行了熔融还原的实验室研究，试验了熔池温度，铬团块的预热对还原速度的影响，并与文献数据进行对比，附带对不同预还原度的巴西氧化铁球团进行了高温下碳还原的试验。

含碳铬矿团块高温还原过程中金属相的凝聚

研究了含碳铬矿团块在高温还原过程中影响Cr23还原的主要因素,以及含碳铬矿团块在高温还原过程中金属相的聚集长大及其与渣相的分离状态.研究发现:当含碳铬矿团块的渣相碱度达到1.6,还原温度为1400～1500℃时,可以实现还原产物中金属相与渣相完全分离;提高含碳铬矿团块的内配碳比可提高Cr23还原率,但不利于还原过程中金属相的聚集长大.

含碳锰矿团块热性能的研究

用有机粘结剂和焦粉制备配碳锰矿团块。试验表明，团块的热抗压强度高，热膨胀正常，高温比电阻大，软溶性能和还原性能好，从而有利于改善标快电炉的熔炼状况，降低电耗。

含碳铬矿团块高温还原特性研究

在1250～1450℃高温范围内研究内配碳铬矿团块中Cr2O3还原率和总还原率与内配碳比和渣相碱度的关系,并分析了含碳铬矿团块还原过程中金属相和渣相聚集和分离状态的变化。结果表明,Cr2O3还原率主要受还原温度和内配碳比的影响,当还原温度高于1400℃时,控制适宜的渣相组成和内配碳比,可以实现还原产物中金属相和渣相的完全分离。利用实验得到的条件,可望开发一种新的廉价碳素铬铁的生产方法。

含碳锰团块固态还原的研究

采用反应逸出气体缸外吸收法对含碳锰团块的固态还原进行研究。结果表明 ,还原温度是影响还原的主要因素 ;在试验条件下 ,锰的还原并不充分 ,而铁的还原非常完全 ,铁的金属化率在1 1 0 0℃时 ,达 97%以上。而添加KCl和BaCl2 盐类对还原有明显促进作用。

含碳锰团块的冶金性能研究

用粘结剂和焦粉配制含碳锰团块,测定其冶金性能,结果表明:含碳锰团块的强度高、热膨胀正常、软熔性能和还原性能好。团块的还原率随温度的提高而增大,添加1%BaCl2添加剂的团块,还原效果相当于提高还原温度100℃。

添加剂对含碳锰团块固相还原的影响

研究了盐类添加剂对含碳锰团块固态还原的促进作用．发现KCl和BaCl2作用较强，添加1％重量的添加剂，其作用相当于还原温度提高100℃．同时，还对反应的机理进行了初步的探讨．

提高冷固结含碳铬矿粉团块强度的研究

研究了多种粘结剂对含碳铬团块强度的影响。发现不同的粘结剂及其用量有不同的结果。同时指出原料粒度和水分对其强度也有较明显的影响。

干法含碳致密水泥生料块内燃烧成行为的研究

干法含碳致密水泥生料块(compact carbon-contained cement raw meal pellets,CCPs)内燃烧成行为的实验表明:CCPs料块的热稳定性良好,在高温下具有一定的机械强度。由于碳酸盐分解过程导致CCPs料块形成高度疏松结构,比加热前空隙率增大了2～3倍。常温下致密的CCPs料块结构将不会对内含碳的燃烬过程产生实质性的阻碍作用。基于料块一颗粒结构简化假设,建立了考虑特定结构及环境背景下传热传质和多种气固化学反应过程的数学模型,并开发了相应计算程序。模拟计算结果与试验值吻合良好。

干法含碳致密水泥生料块烧成条件下碳燃烬度实验研究

为研究干法含碳致密水泥生料块烧成条件下的碳燃烬度,制成不同厚度的含碳致密水泥生料块(CCP料块)在电炉模拟的工业立窑生产环境中进行烧成实验,即经1000℃还原气氛预烧0.5h和1400℃或1450℃氧化气氛中烧成半小时至1h,可制得游离钙足够低的熟料,其内含碳获得良好的燃烬度。一项数值计算程序(CCPIM)为实验结果提供了基于碳燃烧扩散速率控制机理的数值解答,吻合良好。

高磷铁矿含碳团块直接还原-磁选提铁

采用直接还原-磁选工艺从湖南某地高磷铁矿含碳团块中提铁,研究了还原温度、还原时间、团块碱度、还原剂焦粉用量、添加剂Na2SO4用量和废塑料替代焦粉量等因素对磁选精矿指标的影响.结果表明,在还原温度1150℃、还原时间40 min、团块碱度0.8、碳氧摩尔比0.9的条件下,添加4%Na2SO4同时添加废塑料替代25%焦粉,可得到金属化率为88.77%的焙烧矿,磁选后可得到铁品位91.99%、金属化率92.26%及P含量0.20%的金属铁粉,铁回收率达86.74%.

高磷铁矿含碳团块直接还原动力学

研究了基准条件（不添加Na2SO4和废塑料）、添加4%Na2SO4和添加4%Na2SO4同时废塑料替代25%焦粉直接还原高磷铁矿含碳团块的动力学.结果表明,不同条件下还原高磷铁矿含碳团块的限制性环节均为气相扩散.与基准条件相比,高磷铁矿含碳团块中加入4%Na2SO4后,活化能由204.92 kJ/mol降低至158.81 kJ/mol,添加4%Na2SO4同时废塑料替代25%焦粉后,活化能由204.92 kJ/mol降至172.89 kJ/mol.

Oxycup工艺处理不锈钢粉尘的试验研究

回收不锈钢粉尘中镍、铬资源,实现循环利用,对不锈钢产业可持续发展意义重大,既可实现资源回收利用,又减轻环境污染.本文在对不锈钢粉尘化学组成、物理特性研究基础上,研究富氧竖炉(Oxycup)工艺回收不锈钢粉尘中镍、铬资源的机理及工业试验.该工艺首先将不锈钢粉尘制成含碳块,随后把含碳块加入富氧竖炉冶炼,生产含铬、镍铁水.铬镍铁水可作为原料返回不锈钢冶炼,实现含镍、铬废弃资源的循环利用,并降低不锈钢生产成本.