CO还原Fe2O3过程中金属铁析出的微观行为

 通过原位观察和同步热分析的方式,研究气固两相界面还原反应时金属铁析出形态、矿相结构演变过程,明确金属铁的析出形态与显微结构、黏结特性之间的关系。结果表明,CO气氛下Fe2O3还原时金属铁主要以纤维状生成的铁晶须为主,还原速率是决定这种形态差异的主要原因;在Fe2O3→Fe3O4→FeO中只会因晶格转变产生体积大小变化,且伴有裂纹和孔洞的发生,没有铁晶须生成;在FeO→Fe中出现铁晶须形核和生长,且铁晶须是100%的纯金属铁。要避免铁晶须生成,就要在FeO→Fe转变时抑制铁原子的定向迁移。     

CO气氛下MgO对Fe2O3还原时金属铁析出微观行为的影响

利用高温光学体视显微镜和高温热台研究MgO对CO还原Fe2O3中铁晶须成核、生长的影响,并结合SEM、EDS、TG、红外光谱等,从微观角度揭示MgO对还原过程气固界面上金属铁的析出形态的影响机理。结果表明,掺入MgO能有效改变氧化铁还原后析出铁的形态,抑制了铁晶须成核和生长;当掺入质量分数超过2%时,还原后金属铁全部以层状晶析出,无铁晶须形成。     

还原流化床内铁的析出形态与铁矿粉的粘结行为

用电子扫描电镜分析和探讨了铁矿粉在还原流化床中的粘结行为与金属铁析出形态的关系，结果表明，在不同的还原条件下，金属铁将以不同的形态析出，而铁矿粉在还原流化床中的粘结行为又受金属析出形态的影响，在一定温度下，粘结现象主要由铁晶须引起的。最后，为熔融还原流化床提出了一种新的，有效的预防粘结措施。     

铜渣煤基直接还原过程中的铁物相转变

摘要：采用直接还原工艺回收铜冶炼渣中的铁，对不同温度下铁物相的转化以及金属铁颗粒的长大规律进行分析。通过对铜渣进行配料造球 煤基直接还原焙烧 弱磁选处理，得到了直接还原铁精矿指标随时间及温度的变化。结果表明，在焙烧温度1300℃，焙烧时间30min的条件下得到了TFe质量分数为91.55％、金属化率为92.99％及回收率为82.99％的铁精矿。对不同还原温度下铁精矿分析表明：1050、1100、1150℃均生成了金属铁，但还原度及TFe含量较低。1200℃时发现有Fe2C5及SiC相的生成，形成的CaSiO3·FeSiO3液相影响了还原过程。1250℃时生成了Fe3C，但Fe2SiO4会与CaO形成低熔点矿物。1300℃时精矿中含有大量金属铁，但也形成了低熔点化合物，增加了后续处理的难度。金属铁颗粒首先出现在矿物颗粒失氧而产生的裂纹及孔洞的边缘，金属铁小颗粒被大颗粒吸收并聚结长大，金属铁经过斑点状 蠕虫状 仙人掌状的转变最后形成致密的金属铁层。     

微波强化钒钛磁铁矿直接还原过程研究

以钒钛磁铁精矿为原料,直接还原工艺为基础,系统比较了不同加热方式对还原过程的影响。结果表明:与传统加热相比,微波加热能加快钒钛磁铁矿还原反应的进行,并且随温度升高效果越显著,在1 350℃时铁金属化率可达到91.91%,提高了5.32个百分点;微波加热不会改变还原产物的物相组成,但使还原产物结构致密,气孔减少,晶粒粗大且分布均匀,脉石与金属铁嵌布紧密程度降低,相互之间夹杂的现象减少,有利于后续磨矿磁选过程中金属铁与脉石相的分离;另外,微波加热可以明显去除还原产物中P元素,而对于S元素的去除效果不显著,在1 350℃时传统加热获得的产物中P含量为0.077%,S含量为0.29%,微波加热获得的产物中P含量为0.038%,S含量为0.28%。     

铜渣煤基直接还原过程中的铁物相转变

采用直接还原工艺回收铜冶炼渣中的铁,对不同温度下铁物相的转化以及金属铁颗粒的长大规律进行分析。通过对铜渣进行配料造球-煤基直接还原焙烧-弱磁选处理,得到了直接还原铁精矿指标随时间及温度的变化。结果表明,在焙烧温度1 300℃,焙烧时间30 min的条件下得到了TFe质量分数为91.55%、金属化率为92.99%及回收率为82.99%的铁精矿。对不同还原温度下铁精矿分析表明:1 050、1 100、1 150℃均生成了金属铁,但还原度及TFe含量较低。1 200℃时发现有Fe_2C_5及SiC相的生成,形成的CaSiO_3·FeSiO_3液相影响了还原过程。1 250℃时生成了Fe_3C,但Fe_2SiO_4会与CaO形成低熔点矿物。1 300℃时精矿中含有大量金属铁,但也形成了低熔点化合物,增加了后续处理的难度。金属铁颗粒首先出现在矿物颗粒失氧而产生的裂纹及孔洞的边缘,金属铁小颗粒被大颗粒吸收并聚结长大,金属铁经过斑点状-蠕虫状-仙人掌状的转变最后形成致密的金属铁层。     

不同温度条件下连铸保护渣矿相结构的研究

采用矿相显微镜及XRD研究了不同温度条件下连铸保护渣矿相结构的变化。结果表明,在本实验条件下的降温和升温过程中,连铸保护渣的结晶化率均随实验温度的升高而下降,结晶矿相主要为枪晶石、硅灰石、黄长石。枪晶石在1000 ℃和1200 ℃时结晶能力最强,1300 ℃时无枪晶石析出。硅灰石只在1000 ℃时析出,晶体发育程度很高。黄长石晶体在1300 ℃时发育良好且光学性质明显,1000 ℃和1200 ℃时生长缓慢,为细小的颗粒状雏晶。在相同的实验温度条件下,连铸保护渣在升温过程中结晶化率高、晶体细小、结构致密,降温过程中其晶体发育程度良好、晶体粗大     

铜渣还原磁选工艺实验研究

以浮选铜渣的尾渣为原料,对其配碳还原和磁选分离工艺进行实验研究.探究碱度、温度对铜渣还原的影响,并研究在相应条件下不同粒度对磁选产物的影响.对铜渣进行矿相分析可知铁主要以Fe3O4和铁橄榄石形式存在;焙烧温度为1 175℃、配碳量为wC/wO=1.2、碱度为R=0.4、粉碎粒度小于42μm时经还原和磁选,可得铁品位74.7%的磁性物质;对还原产物进行矿相分析后发现金属铁颗粒弥散分布在还原产物中,铜元素以冰铜的形式嵌布在金属铁颗粒中.     

以煤泥为还原剂海滨钛磁铁矿直接还原焙烧反应历程

研究以煤泥为还原剂,印尼某海滨钛磁铁矿在直接还原焙烧过程中,不同焙烧温度下矿物组成变化规律.X射线衍射和扫描电镜分析结果表明,随着焙烧温度的升高,钛磁铁矿逐渐被还原.其中铁矿物经过浮士体(FeO),最终被还原成金属铁;而钛则经过钛尖晶石最终生成钛铁矿和少部分的铁板钛矿.在整个直接还原焙烧过程中,金属铁颗粒在1100℃左右生成,然后不断长大,在1250℃时金属铁颗粒明显增多,在之后的保温过程中,金属铁颗粒不断长大,并在此过程中将金属铁从中分离出来.      

钒钛磁铁精矿直接还原过程中金属铁颗粒长大特性

通过钒钛磁铁矿精矿直接还原实验,研究了不同还原剂和添加剂对还原过程金属铁颗粒长大的影响.提高还原温度能促进还原产物中金属铁颗粒的长大,金属铁颗粒中V含量也显著增加.与用无烟煤和褐煤还原产物相比,用烟煤还原产物中金属铁颗粒明显长大,这是由烟煤中高灰分含量所引起的.金属铁颗粒长大机理的研究表明:Na₂CO₃和Na₂SiO₃的熔点较低,且能破坏铁橄榄石和铁尖晶石的结构,并生成一些低熔点物质,而SiO₂能与铁橄榄石形成低共熔混合物.这些低熔点物质都有助于改善金属铁相的扩散,从而促进金属铁颗粒长大.      

Effects of CaO on Precipitation Morphology of Metallic Iron in Reduction of Iron Oxides Under CO Atmosphere

 Growth process of iron whiskers and mechanism of CaO influence on precipitation morphology of metallic iron at the gas-solid interfaces was studied. Analytical reagents of Fe(NO3)3 and Ca(NO3)2 aqueous solution were used to prepare sheet film sample of Fe2O3-CaO by thermal decomposition at high temperature. In-situ observation was conducted using a stereo optical microscope and a hot-stage. And reduction kinetics of samples was studied by thermo gravimetric (TG) method. Some samples after reduction were analyzed by using the scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and fourier transform infrared (FT-IR) spectrometer. Results indicate that during the reduction of iron oxides with CO, metallic iron is mostly precipitated as whisker and the precipitation behavior mainly depends on reduction rate. Doping CaO can significantly increase the reduction rate and effectively change the precipitation morphology of metallic iron after the reduction. When CaO doping concentration is less than 4% (mass percent), CaO can promote whisker formation of reduced iron; as it reaches 6% (mass percent), CaO inhibits iron whiskers growth; as it is more than 8% (mass percent), no whiskers could be observed. Therefore, controlling the quantity of Ca2+ is effective to control the formation and growth of iron whiskers during gaseous reduction and thus eliminating ore grain sticking caused by intertexture of iron whiskers.     

碳包覆不同形貌纳米铁氧化物的还原分析

为了抑制铁矿粉在还原过程中铁晶须的生长,采用水热炭化法对球状、棒状2种不同形貌的纳米氧化铁进行了碳包覆,并用热重法对碳包覆铁氧化物的还原行为进行了研究.同时,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了铁氧化物、碳包覆铁氧化物还原后样品的形貌.结果 表明,与普通铁矿粉相比,纳米氧化铁还原温度大幅降低;升温速率越小,越...     

铁矿粉气基直接还原过程中铁晶须生长观察

采用五段式卧式加热炉装置, 对5种粒度范围的巴西CVRD矿粉进行了不同温度、不同气氛条件下的气基直接还原实验, 还原后得到各个条件下具有不同表面颗粒形貌的矿粉样.对还原后的矿粉样进行金属化率检测和扫描电镜下微观形貌观察, 发现不同的还原条件对铁矿粉还原过程中矿粉颗粒形貌及颗粒表面铁晶须的生长状况具有重要影响, 研究发现可以从还原条件来控制矿粉颗粒的还原状况及颗粒表面形貌, 从而改善气基直接还原中的颗粒粘结状况.      

双层结构对提高含碳球团强度的影响

为了提高含碳球团强度,提出了内层为含碳球团,外层为精矿粉的双层结构复合含碳球团新工艺.研究了不同外层厚度球团的强度和金属化率,分析了球团强度形成的机理.研究结果表明:外层厚度适中的复合含碳球团强度能得到有效提高.该复合球团生球落下强度为普通含碳球团的2倍,400℃预热球抗压强度可达147.6N/个.900℃后,随着温度的增加,球团抗压强度提高,1150℃恒温还原30 min后抗压强度为2 080 N/个.且研究发现复合含碳球团能有效提高碳素利用率,C/O物质的量之比nC/nO为2∶3的复合球团还原后金属化率可达93.90％,其中外层金属化率为92.46％.通过显微结构分析,发现球团还原后外层生成了致密的金属铁外壳,这种外壳的独特力学性能是球团强度提高的主要原因.     

Reduction of iron ore fines by coal fines in a packed bed and fluidized bed apparatus—A comparative study

Reduction of iron ore fines by coal fines in packed and fluidized beds has been studied. The investigation includes study of the kinetic aspects of reduction, carbon and sulfur content of the direct reduced iron (DRI) produced, and metallography of the products. For both processes, the kinetic data fit the first-order reaction model. Reduction in a fluidized bed is much faster than in a packed bed system. In both cases, DRI contains a substantial amount of free carbon at the initial stages of reduction. At the later stages of reduction, the carbon present in the DRI is mainly in the combined state. For identical temperatures and particle sizes, reaction in fluidized bed is much faster compared to that in a packed bed. At any particular degree of reduction, sulfur content in DRI samples produced by fluidized bed reduction is always more than that of DRI samples produced by packed bed reduction. Scanning electron microscopy (SEM) micrographs reveal that metallic whiskers formed during reduction in packed beds only. These whiskers become more prominent at higher temperatures and longer times.