高铁赤泥煤基直接还原中铁晶粒成核及晶核长大特性

讨论了高铁赤泥煤基直接还原特性及还原过程中金属铁晶粒成核及晶核长大特征。研究结果表明，由于还原过程中生成了铁橄榄石和铁尖晶石，使得金属铁晶核更加难成；新相一旦形成后，铁橄榄石和铁尖晶石充当了成核剂，使得金属铁晶粒成核位垒降低，成核进度加快，其过程系“吸附－固相反应－自动催化”。

低品位赤铁矿直接还原过程中铁晶粒的长大行为

采用光学显微镜、莱卡图像分析软件对低品位赤铁矿煤基直接还原产品中金属铁晶粒尺寸进行检测。利用Hillert晶粒长大动力学模型对低品位赤铁矿煤基直接还原过程中铁晶粒的长大行为进行研究。结果表明：在还原温度为1200℃、还原时间为5~120 min时，金属铁晶粒的生长速率常数k为1.155μm2/min；在1200℃时，球团还原过程中，金属铁晶粒的平均尺寸D（μm）与还原时间t（min）的关系式为D=exp（0.565ln T＋0.072）。在还原时间为120 min时，还原球团金属铁晶粒的平均尺寸D（μm）与还原温度T（K）的关系式为D=exp（-8995845ln T＋8.899）。在还原温度1000~1200℃范围内，还原球团的金属铁晶粒生长表观活化能为132.53 kJ/mol。

微波还原鲕状赤铁矿中铁晶粒的形核生长机理

采用Avrami-Erofeyev模型对微波还原鲕状赤铁矿含碳球团过程中铁晶粒的形核与生长动力学进行了研究,并采用XRD、SEM、EDX对还原样物相组成、铁晶粒形貌尺寸、元素组成分布等进行了测试分析。研究结果表明,在1173~1473 K下20 min时间内可获得金属化率77.6%~92.6%;微波还原鲕状赤铁矿球团过程中铁晶粒形核速率与铁晶粒生长速率与模型拟合度高,1173~1473 K下置信度R2范围分别为0.9411~0.9977与0.9484~0.9848。拟合得出了动力学参数,获得铁晶粒形核活化能为51.21 kJ/mol、生长活化能为18.05 kJ/mol,还原速率受形核速度控制。通过与常规加热对比发现,微波场中铁晶粒形核与生长速率更快。扫描电镜观察发现铁晶粒的生长形态部分为球形熔滴状、部分为蠕虫状链晶,视域内最大单个铁晶粒尺寸约为10μm。

高硅铁废渣直接还原铁晶粒形成与长大

冶金工业每年会产生大量的高硅铁废渣,铜渣作为一种典型的高硅铁废渣,目前主要以露天堆积方式处理,为了提取铜渣中有价元素,并进行资源化利用,以某厂铜渣为例进行煤基直接还原试验,采用XRD衍射、扫描电镜等分析手段,探究铜渣在直接还原过程中不同阶段以及加入形核剂条件下铁晶粒的形成、长大及分布规律。结果表明,还原时间为30 min时,金属化率最高为78.40%,铁晶粒生长情况最为良好,铁元素分布最集中;还原过程中加入磁铁矿能明显提高金属化率,有利于铁晶粒的生长,当磁铁矿配比为20%时,金属化率最高,为87.59%;磁铁矿作为形核剂加入可降低形核位垒,促进铁晶粒的长大与铁元素的集中分布。

钙基提钒尾渣强化还原-磁选分离钛铁技术研究

采用直接还原-磁选方法从钒钛磁铁矿直接提钒尾渣中回收Fe,在还原温度1250℃、还原时间2 h、还原剂用量为尾渣质量的20%的条件下,球团的金属化率为92.71%。在球团中加入5%CaCO_(3)并延长保温时间至6 h后,Fe晶粒的平均直径从14.53μm增加至25.39μm。通过对Fe晶粒的生长速率拟合发现,加入CaCO_(3)后,晶粒生长速率常数从0.26μm^(2)/min提高至1.45μm^(2)/min。加入CaCO_(3)的直接还原球团经过磁选后,可以得到TFe含量为90.72%的直接还原铁和TiO_(2)含量为41.75%的含钛渣,Fe的回收率达到了91.05%,大幅提高了钒钛磁铁矿的资源利用率。

生物质对钒钛磁铁矿还原行为影响及过程强化

为了缓解冶金行业严重的污染和温室气体排放,生物质作为清洁能源的应用迫在眉睫。从还原速率、矿物相变和铁晶粒长大等方面,对生物质和无烟煤还原钒钛磁铁矿特性进行了对比研究。结果表明,生物质具有较好的反应活性,促进了黑钛石和金红石的形成,避免了钛铁尖晶石的形成,从而提高还原速率。但由于生物质的持久性较差,还原产物金属化率较低且铁晶粒尺寸较细。以一定比例的生物质和无烟煤作为复合还原剂,既保证了还原速率和金属化率,又促进了铁晶粒的生长,达到协同作用的目的。

某低品位铁矿回转窑还原结圈物特性及其形成机制

回转窑结圈一直以来是制约煤基回转窑直接还原工艺发展的重要因素,以某低品位铁矿回转窑还原结圈物为研究对象,深入研究回转窑结圈物的特性及其形成机制.从结圈物的宏观形貌、物化性能、软熔特性和微观结构入手对某低品位铁矿球团回转窑结圈物的特性进行分析,并结合热力学相图、化学物相及能谱分析研究了结圈物的形成机制.结果表明：结圈物由熔融物包裹球团形成,接近窑壁,其熔融包裹物增多,结圈物中MFe、Ca O含量明显增大,软熔温度越低;由球团粉末中Fe O与Si O2形成的铁橄榄石及煤灰带入的Ca O而形成的钙铁辉石低熔点相是造成结圈的主要原因;低熔点相的存在同时也促进了金属化球团间铁晶粒的相互扩散与迁移,从而加剧了结圈现象.