低镁钒钛磁铁矿内配碳球团还原控制机制研究

为开发利用辽宁朝阳地区低镁钒钛磁铁矿资源,以石墨为还原剂,研究了还原温度、还原时间对低镁钒钛磁铁矿内配碳球团还原过程的影响,并进行了反应动力学研究,并采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等分析方法对还原控制机制进行了分析。通过计算分析确定低镁钒钛磁铁矿还原过程限制性环节为O原子在产物层内的扩散,反应表观活化能为228.80 k J/mol。研究结果表明,低镁钒钛磁铁矿与攀西地区钒钛磁铁矿相比,易于还原。当还原温度超过1 200℃时,球团均能快速进行反应;延长还原反应时间,还原产生的金属铁从矿物颗粒外表面到内部依次析出,球团内部新生相界面逐渐清晰。

钒钛磁铁矿内配碳球团还原传热理论分析

根据目前攀西地区钒钛磁铁矿资源综合利用情况,结合国内外许多学者的研究成果及本人的研究方向(钒钛磁铁矿内配碳球团内部传热及仿真模拟研究)重点分析了钒钛磁铁矿内配碳球团的还原传热,即球团的两种加热方式,球团的三种传热方式(热传导、热对流、热辐射)以及球团内部传热与还原之间的关系。结论是为了提高球团的传热效率,得到理想的金属化率,减少球团的再次氧化,需通过效率更高的微波加热方式。

攀枝花钒钛磁铁矿内配碳球团矿直接还原研究

本文针对综合提取利用攀枝花红格矿中有用元素的需要,研究探讨了内配碳球团的还原规律,并探讨了有关工艺条件,如温度、配碳方式、还原剂种类及矿物仲类等对还原过程速度的影响,为综合开发攀枝花矿打下了基础。

钒钛磁铁矿内配碳球团中的粘结剂

本文主要介绍了钒钛磁铁矿内配碳球团中粘结剂的种类;粘结剂与钒钛磁铁矿之间的作用机理;粘结剂对钒钛磁铁矿内配碳球团性能的影响;简要的阐述了不同粘结剂的优缺点,提出了粘结剂研究和开发的方向。

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。

氧气体积分数对钒钛磁铁矿球团氧化过程的影响

提高高炉球团配比有利于降低钢铁行业的污染物和碳排放,为了使钒钛磁铁矿球团在高炉中得到更好的应用,本文研究了氧气体积分数对钒钛球团氧化速率的影响,利用动力学模型分析了其氧化反应的控速环节,分析了钒钛球团氧化过程物相组成、矿相结构等演变规律。结果表明:富氧能促进钒钛磁铁矿球团的氧化,钒钛磁铁矿球团的氧化过程符合未反应核模型,氧化过程前期以界面化学反应控速为主,后期以内扩散控速为主,内扩散阻力大于界面化学反应时的氧化度随着氧气体积分数的增加而降低。钒钛磁铁矿球团的氧化伴随着Fe_(3)O_(4)→Fe_(2)O_(3)、Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_(4)→Fe_(2)TiO_(4)/FeTiO_(3)→Fe_(9)TiO_(15)的物相转变过程,在预热氧化过程会出现赤铁矿连晶,致使矿物间的孔隙率降低,氧气内扩散的阻力增大,氧化反应的速率降低。

钒钛磁铁矿冷压含碳球团的粘结剂选择

为了提高钒钛磁铁矿冷压含碳球团的强度,选用膨润土、糖浆及玉米面作粘结剂,对比了3种粘结剂对球团性能的影响,从而确定适合转底炉工艺的较优粘结剂及最佳配加量。结果表明:膨润土加入量超过6%时,制备球团性能能够达到转底炉工艺要求,但导致球团内铁品位降低程度较大;添加糖浆作粘结剂时,在实验研究范围内,球团性能尚未达到工艺要求,且存在压球过程中脱模困难问题;而选用玉米面作粘结剂制备球团时各方面都能达到工艺要求。玉米面(含量2.5%)加入到浓度为4%的NaOH溶液中发酵15 min左右,所得球团的湿球落下强度为4.8次,湿球抗压强度为55.1 N,干球落下强度为24.8次,干球抗压强度为648.1N,湿球爆裂温度为400℃,满足转底炉生产的各项指标。

高铬型钒钛磁铁矿配量增加对氧化球团质量的影响

采取"细磨处理高铬型钒钛磁铁矿"和"以粒度较细的廉价欧控矿代替现场生产用矿"两种优化措施,考察了高铬型钒钛磁铁矿配量增加对氧化球团质量的影响,探索了高铬型钒钛矿在球团原料中配量增加的可行性.结果表明:"细磨处理高铬型钒钛磁铁矿"和"以粒度较细的廉价欧控矿代替现场生产用矿",当高铬型钒钛矿配量40%时,抗压强度分别为2475 N.个-1和2005 N.个-1,膨胀率为19.2%和16%,皆满足高炉生产要求,可实现该矿在原料中配量增加,能达到高铬型钒钛矿预期90万t/年的处理目标.

钒钛磁铁矿冷压含碳球团强度性能研究

基于转底炉直接还原工艺,以钒钛磁铁矿为原料进行压制球团工艺研究,以湿球落下强度作为考察指标,通过正交实验研究了矿粉粒度、煤粉粒度、配碳量及水分等因素对该指标的影响,并对其影响规律进行了分析。得出最佳压球工艺参数为:矿粉和煤粉中-200目比例分别占15%和65%,配碳量(C/O)为1.2,水分加入量为11%。此组合下的湿球落下强度为14.8次,完全可以满足转底炉生产要求。

钒钛磁铁矿制备熔剂性球团工艺优化

为探究合理的钒钛磁铁矿熔剂性球团造球工艺制度及生球冷态性能,以钒钛磁铁矿为原料制备熔剂性球团。结果表明:随着造球时间由10 min增加至18 min,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度降低了95℃,且在造球时间为14 min时,生球抗压强度为11.6 N/个,落下强度为5.1次/个,生球性能较好;随着造球水分由7%增加至10%,生球抗压强度先升高后降低,落下强度逐渐升高,爆裂温度降低了63℃,且在造球水分为8%时,生球抗压强度为10.2 N/个,落下强度为4.2次/个,均能够满足生球质量要求;随着膨润土用量由0.6%增加至1.4%时,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度升高了89℃,且在膨润土用量为1.0%时,生球抗压强度为10.4 N/个,落下强度为4.8次/个,均满足质量要求。

钒钛磁铁矿含碳球团高温还原研究

本文通过实验,研究了钒钛磁铁矿含碳球团在高温还原过程中的还原速度及熔体膨胀高度。讨论了钒钛磁铁矿含碳球团碳含量及球团碱度对还原速度及熔体膨胀高度的影响。

MHA黏结剂在钒钛磁铁矿氧化球团制备中的应用

应用已发明的MHA黏结剂替代膨润土制备钒钛磁铁矿氧化球团,获得质量优良的高炉冶炼原料。研究表明:当MHA用量为0.25%,在预热温度950℃,预热时间10 min,焙烧温度1 250℃,焙烧时间10 min的条件下,获得的预热球团抗压强度为522 N/个,焙烧球团抗压强度为3 702 N/个。与2.0%膨润土球团矿比较,MHA成品球团的抗压强度略低,而TFe品位明显提高1.11%。2种黏结剂球团矿的还原性能指标接近。MHA球团黏结剂在氧化球团矿生产中具有良好的应用前景。

以高铬型钒钛磁铁矿制备氧化球团

研究了高铬型钒钛磁铁矿的基础特性,在此基础上考察了该矿对氧化球团制备工艺和冶金性能的影响规律,探索了获得优质氧化球团的高铬型钒钛磁铁矿的最大质量分数.结果表明:高铬型钒钛磁铁矿主要由磁铁矿、镁铁矿、铬铁矿、镁钛矿、钒磁铁矿、钛磁铁矿等组成,其粒度粗,连晶强度较差;随球团原料中高铬型钒钛磁铁矿质量分数的增加,生球性能无显著变化,成品球团抗压强度降低,当其质量分数高于20%时,不能满足高炉生产要求.增大高铬型钒钛磁铁矿的质量分数有助于降低球团矿的还原膨胀率,当其质量分数由0增加到20%时,球团的还原膨胀率由32.1%降低到21.1%.

钒钛磁铁矿金属化球团熔分及TiO_2富集试验研究

在实验室条件下模拟了钒钛磁铁矿金属化球团的熔分,讨论了不同碱度、熔分温度及配碳比对熔分效果、TiO2富集效果的影响。实验结果表明,当碱度为1.4、熔分温度为1 500℃、配碳比为1.2时,金属化球团的熔分效果较好,TiO2富集效果最佳,获得了TiO2含量为49.2%的富钛渣。

钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分试验及渣相分析

通过单因素试验考察了熔分温度、熔分时间和球团碱度对钒钛磁铁矿金属化球团熔分效果的影响,利用Factsage软件计算了不同碱度配比下的渣系三元相图,并结合XRD分析了熔分渣系特点,解释钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分过程。结果表明,适当提高熔分温度、熔分时间和球团碱度有利于渣铁分离,但球团碱度超过1.0后,由于三元渣系组成移动到了高温区,使熔渣熔化性温度升高;熔分时间超过40min后,渣系中TiN逐渐增多,增加了熔渣的黏度,不利于渣铁分离。金属化球团熔分还原的最优条件为熔分温度1 550℃、球团碱度R=1.0、熔分时间40min。

内配碳固态还原钒钛磁铁矿试验研究

对内配碳-电炉固态还原-球磨-强磁选-尾矿酸化氧化浸出五氧化二钒工艺进行了研究,讨论了不同的还原剂以及还原剂用量、还原温度、还原时间等因素对固态还原钒钛磁铁矿的影响。研究结果表明,最佳的工艺参数为:有机粘结剂用量为2%、无烟煤还原剂用量为矿量的30%、还原时间60 min、还原反应温度1 200℃、磁选场强0.12 T、磁选尾渣浸出硫酸浓度为25%、液固比4∶1、氯酸钠氧化剂用量为尾矿质量的5%、浸出温度为常温、浸出时间180 min。此条件下,磁选铁精矿经800℃氢还原30 min后,所得铁粉金属铁品位大于96%,达到化工铁粉质量要求。磁选尾渣经氧化浸出后,溶液中五氧化二钒的浸出率大于76%,浸出渣即钛精矿品位大于37%。

富氧率对钒钛磁铁矿球团还原行为的影响

模拟研究了不同富氧率条件下钛磁铁矿氧化球团的还原过程.通过扫描电镜观察钒钛磁铁矿球团还原过程中的微观结构变化,结合能谱仪研究分析了还原过程中产物的分布变化.结果表明,富氧率的提高对还原度和还原速率提高有明显促进作用.还原过程中钛铁分离伴随着Al元素向高钛矿中迁移富集,最终Al与Ti原子数比为1∶3,Al很可能与钛铁氧化物固溶,形成某种复合化合物并导致球团矿还原难度增加.运用三种不同模型对球团矿还原过程对比分析,发现混合模型可以很好地表征球团矿不同阶段的还原过程.利用混合模型计算得出球团矿还原过程的动力学参数.结果表明,随着富氧率的升高,球团矿还原活化能逐渐降低,从不富氧到富氧79%条件下,活化能由26.5 k J/mol降低到19.68 k J/mol,活化能的降低增加了相同条件下活化分子的数量,提高了反应速率,有利于球团矿在较低还原温度条件下快速反应.

钒钛磁铁矿金属化球团熔分-深还原过程热量损失以及影响钒入铁因素分析

对钒钛磁铁矿金属化球团熔分-深还原过程热量损失进行了计算,讨论了熔分温度、二元碱度、熔分渣中FeO含量、钛走向以及铁水中Si含量对钒进铁影响。结果表明：熔分过程的热量损失为6.34%左右;熔分温度为1 570℃,二元碱度为1.1-1.2,熔分渣中FeO的含量为8%-12%,合理控制配碳比以及适当的提高铁水中的Si含量,有利于熔分过程中钒进铁。

钒钛磁铁矿制备镁质熔剂性球团性能研究

镁质熔剂性球团因具备良好的冶金性能,越来越受到高炉的青睐。本文通过相关球团试验,研究了不同碱度与w(MgO)对钒钛磁铁矿制备的成品球团强度、冶金性能的影响;并对成品球团的微观结构及物相组成进行分析,阐述了球团的固结机理。研究结果表明:随着碱度的增加,成品球团内部孔隙率增大,导致其抗压强度降低;而w(MgO)的增加,成品球晶粒间的连接虽受到一定影响,但MgO粘附在晶粒表面抑制了钙钛矿的生成,最终使得球团抗压强度受影响较小。在碱度为0.48,w(MgO)为3.0%时,可制备出RI为75.29%,RDI+6.3 mm为97.31%,RSI为12.45%的优质镁质熔剂性球团,其可作为优质的高炉炉料。

钒钛磁铁矿氧化球团固结性能强化研究

随着高炉炼铁过程中球团矿配比的提高,高炉对球团矿抗压强度的要求也越来越高。本文针对钒钛磁铁矿氧化球团抗压强度差等问题,通过实验室管炉焙烧试验查明钒钛磁铁矿氧化固结所需的工艺条件,进而在工业生产中开展强化球团固结性能的探索。研究结果表明,通过加强原料稳定控制、加强生球参数及质量控制、优化热工制度和氧化气氛等措施可强化钒钛磁铁矿氧化球团的固结性能,制备的氧化球团抗压强度达到2 028 N/P。