颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置,在一定表观气速条件下,研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流.根据对黏结失流影响程度的不同,可将矿粉颗粒分为三个粒径区间:中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒;还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒;还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒.分别对他们不同的影响机理进行了分析.研究还发现在正常流化条件下,随着矿粉颗粒粒径的增大,还原失流后床层的膨胀幅度会减小.      

流化状态下附碳赤铁矿粉物质形态的研究

对流化状态下赤锋铁矿粉附碳后的物相组合,显微结构,化学组成及矿粉被还原程度进行研究。通过矿相分析、电子显微镜分析、Ｘ射线衍射洋学分析,发现流化状态下的赤铁矿粉随附碳时间地的延,颗粒结构的变疏松多孔,还原程度加深,颗粒表面形成的钓饵笏很少,有利于防止粘结。     

直接还原炼铁技术的最新发展

直接还原炼铁工艺根据还原剂不同分为气基与煤基.目前已获得工业应用的气基直接还原流程主要有使用球团矿或块矿的Midrex法和HyLⅢ法,以及直接使用粉矿的Finmet法.已获得工业应用的煤基直接还原流程主要有回转窑工艺和转底炉工艺,转底炉有使用球团矿的,也有直接使用粉矿的.对各种直接还原流程的工艺特点和应用情况进行了分析比较,并评述了其最新发展趋势,结合国内情况提出了一些建议.     

还原气氛对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视流化床装置研究了973~1173 K不同气氛条件对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响.研究发现,一定表观气速条件下温度和还原气氛组成对失流时铁矿粉的金属化率影响不大,而失流时颗粒微观形态受还原气种类和温度的影响较显著,但还原气体积分数对形态的影响较小.此外,流化时间随着还原气体积分数的增大而逐渐缩矩,并通过线性拟合得到了不同温度时二者间的数学关系式.      

第二段还原过程钼粉形貌特征形成规律研究

以同批次二氧化钼为对象，在第二段还原过程中通过对还原温度、料层厚度、装料方式等的不同设置生产出不同形貌特征的钼粉，并通过扫描电子显微图像(SEM)分析对钼粉形貌特征进行了表征，分析总结并系统研究了还原温度梯度、料层厚度、料舟装料方法对钼粉形貌特征的影响。在第二段还原反应中，过低的低温区温度会致使大量细小颗粒出现，而主要还原反应的高温区温度适当降低，却能有效平缓钼粉的生长速度，减少烧结颈及异形颗粒的出现；适当降低料层厚度可以有效改善钼粉团聚现象；钼粉平整装入料舟后，轻整抹平钼粉表面，可以有效降低同料舟的上下层还原条件差，从而使钼粉颗粒更为均匀。     

温度变化趋势对还原钼粉的影响

以两种不同费氏粒度的二氧化钼为原料,分别在不同的温度变化趋势下对其进行了氢气还原,分析讨论了温度变化趋势对二氧化钼氢还原钼粉的影响。结果表明:在二氧化钼还原钼粉的过程中,粒度具有"遗传性"。还原过程中温度变化趋势对还原钼粉的微观组织形貌及理化性能有着很大的影响,先高温后低温还原工艺所得样品的颗粒形貌和分散性要优于先低温后高温的还原工艺,粒度和氧含量也要小(低)于先低温后高温的还原工艺。     

氢基竖炉直接还原技术研究现状及展望

概述了国内外氢基竖炉直接还原工艺的发展现状,总结分析了在我国资源及能源条件下气基竖炉直接还原技术发展需要解决的关键问题,包含氢基竖炉专用氧化球团制备技术、氢基竖炉高效直接还原技术、绿色高效制氢技术。基于钢铁生产全流程考虑矿粉磨选工艺的投入,生产全铁品位高于65%,S、P含量低的纯铁精粉球团,可解决我国直接还原铁优质原料缺少的技术难题;或在氢基竖炉炉料中加入块矿、高炉用球团矿,是直接还原技术发展的方向;在高温还原气制备过程中,积碳导致堵塞设备、管道和阀门等风险,需密切关注;绿色高效制氢技术中,风电制氢技术(PEM)成本将会大幅下降,具有明显市场竞争优势。大幅度降低绿氢的制备成本,将是未来气基竖炉直接还原技术发展的主要推动力,利用过剩的焦炉煤气、石化行业副产氢气资源和局部地区相对丰富的天然气资源生产直接还原铁,为实现气基竖炉向全氢还原过渡提供重要支撑。     

赤铁粉矿在H2气氛中的闪速还原行为

通过高温下的动力学实验对铁粉矿在H_2气氛中的闪速还原行为进行了研究.采用XRD、SEM和金相显微镜对反应后铁粉矿的物相组成和单个粉矿颗粒表面及内部微观形貌的演变规律进行了分析,采用化学分析法获得了反应后赤铁粉矿的还原度.结果表明:铁粉矿高温下发生的闪速还原仍然遵循Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO→Fe的逐级还原规律.粉矿颗粒的剖面由未反应核和产物层构成,符合未反应核模型的描述.采用模型函数配合法得出铁粉矿与H_2在高温下发生闪速还原反应的限制性环节是界面化学反应,进一步基于动力学模型计算得到,闪速还原的表观活化能为311 kJ/mol.     

铁矿粉流态化附碳与还原过程的研究

在内径φ27mm的石英流化床中对铁矿粉进行低温附碳和高温还原的实验，通过对附碳矿粉及其还原样品的物检分析，不仅对矿粉还原过程中的形貌和成分的变化有了深刻的认识，进一步了解了还原反应进行的形式及内部结构的变化，以及所得附碳矿粉还原防粘的机理，为以后的扩大实验提供了依据。     

超细赤铁矿粉非熔态还原实验研究

研究了平均粒度为2μm的超细赤铁矿粉和粒度分布为0.18～0.154mm的常规细矿粉在非熔态下的还原情况.以矿粉的还原度为目标,用改造后的L16(215)正交表安排4×23次试验,以排除还原气氛、还原温度和还原时间等因素的干扰.结果表明,在纯H2、100%CO两种气氛下,温度为650～850℃时,均能实现不同程度Fe2O3→Fe的还原,与常规粒度矿粉相比,超细矿粉的还原度较高,获得相同还原度时所需的还原温度约低365℃.试验中,各因子之间均无相关性,可分别估计其定量的影响,建立线性回归式.超细赤铁矿粉非熔态还原后的粒度分布观察表明,颗粒间并未发生烧结,还原产物仍为粉状.     

硼铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性

 硼铁矿是中国含硼原料的主要来源,其加工利用的关键在于硼和铁的分离。研究了不同条件下硼铁矿在直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性,可为硼铁矿中硼和铁的有效分离提供理论支撑,从而达到硼铁矿资源化利用的目的。采用Leica DMI5000M光学显微镜获得还原球团中金属铁颗粒的显微图像后,通过Image-Pro Plus 6.0图像软件对显微图像进行金属铁颗粒粒径的分析统计,并采用化学分析的方法对还原产品中铁的金属化率进行检测,同时利用扫描电镜研究了Na₂CO₃促进铁氧化物还原的作用机理和金属铁颗粒的生长行为。结果表明,Na₂CO₃作用下硼铁矿球团中的铁氧化物能有效被还原,随着还原时间的延长,还原球团中铁的金属化率和金属铁颗粒的平均粒径均有效增大,在还原温度为1 100 ℃、还原时间为60 min的条件下,不添加Na₂CO₃的焙烧产物中铁的金属化率和金属铁颗粒的平均粒径分别为84.36%和8.55 μm,而在添加15%Na₂CO₃后于同样条件下焙烧,产物中铁的金属化率和金属铁颗粒的平均粒径分别为91.72%和14.07 μm;SEM-EDS分析结果说明,Na₂CO₃不仅有促进金属铁和其他物质分离的作用,而且还会影响金属铁颗粒在还原焙烧过程中的迁移行为;在直接还原过程中,金属铁颗粒先由“点”接触变为“颈”接触,然后重新相交形成新的晶界成为多边形颗粒,最后多边形颗粒间互相连接形成致密化集合体。     

铁粉矿在HIsarna工艺中预还原行为的研究

通过高温实验与理论分析研究了铁粉矿颗粒在高温下的热分解和熔化行为,以及熔化后气体与熔融粉矿液滴之间的还原动力学.当温度高于FeO熔点且产物层中有FeO生成时,铁粉矿颗粒会出现熔化现象.还原反应前210 ms伴随着剧烈的热分解反应,主要是Fe_2O_3分解成Fe_3O_4.熔化后的铁粉矿颗粒产物层是液态的FeO,颗粒中心是未反应的固态Fe_3O_4,还原反应发生在颗粒表面.Fe~(3+)在产物层中的扩散是还原反应的限制性环节,通过计算得到气体与熔融铁粉矿颗粒还原反应的表观活化能约为141 kJ/mol.     

高磷矿氢气还原过程的原位研究

通过原位观察的方法,研究了H₂气氛、不同温度下高磷矿还原过程的矿相结构演变规律和温度对金属铁析出形态的影响.高磷矿的鲕状结构在还原过程中未被破坏掉;随着温度的提高,矿相结构的演变加快,温度较高时Fe发生明显偏聚,金属铁从赤铁矿相中加快析出.还原温度对高磷矿中金属铁的析出形态影响显著:在700℃时金属铁析出在矿石颗粒表面形成致密铁层;800℃时析出的金属铁形貌复杂化,铁层致密度下降,出现孔洞,同时有少量的短小铁晶须;900℃时铁晶须数量明显增多,同时伴随着大量多孔海绵铁的析出.因此,可以通过调节还原温度和时间,使得气基还原过程避免黏结失流,同时高效还原高磷矿.      

镍渣煤基直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性

 镍渣煤基直接还原可有效利用其中的二次资源。定量描述不同条件下镍渣煤基直接还原过程中金属铁颗粒的生长特性及规律,为后续磨矿及磁选工艺的制定提供理论支撑,以此来达到镍渣资源化利用的目的。采用扫描电镜获得还原产物中金属铁颗粒的微观形貌,通过Image-Pro Plus图像分析软件对扫描图片进行金属铁颗粒尺寸测量统计,并对还原后样品进行金属化率检测。结果表明,煤基直接还原技术能够有效还原镍渣中的铁氧化物,产物的金属化率呈先增长后稳定的变化趋势,温度为1 250 ℃、时间为60 min时,金属化率最终可达91.89%;随着还原时间的延长及还原温度的升高,镍渣还原产物中金属铁颗粒的聚集和生长加快,颗粒的平均直径逐渐变大;还原温度为1 250 ℃,还原时间为60 min时,金属铁颗粒的平均直径可增长到10.3 μm。     

超细铁粉的制备及其对硝酸盐的降解

分别采用液相还原改性法和微乳液法制备超细铁颗粒,用乙醇-水体系制备镍包覆铁颗粒的Fe/Ni双金属颗粒,用来进行硝酸盐的降解实验,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析超细粉末的物相结构及形貌.结果表明:通过液相还原改性法制备的超细铁粉,颗粒形状不规则,颗粒大小在0.2～0.3 μm之间;而用乙醇-水体系制备的铁/镍粉颗粒为等轴晶粒,颗粒大小也在0.2～0.3 μm之间;加入PEG-6000可改善液相改性法和醇-水法制备的铁粉的分散性.微乳液法制备的铁粉为球形颗粒,存在较明显的团聚现象,颗粒大小在0.5～ 1μm之间.在相同条件下,不同方法制备的超细铁粉降解硝酸盐的能力由高到低依次为:微乳液法制备的铁粉＞乙醇-水体系法制备的Fe/Ni双金属粉＞液相还原改性制备的铁粉＞不加PEG的乙醇-水体系制备的铁粉.     

铁矿粉烧结制粒过程颗粒行为研究综述

摘要：烧结原料需经过制粒处理以确保高效低耗的烧结生产,即在水或其他粘结剂的参与下混合料颗粒在相互运动、碰撞中形成粒度更大且粒度分布更窄的聚团颗粒体。制粒效果受制粒设备参数和铁矿粉物理化学性质的影响,因而合适的制粒工艺和铁矿粉优化配置对烧结技术经济指标的改善具有显著作用。阐述了制粒现象的基本理论,综述了制粒过程中颗粒聚结长大的作用力以及颗粒的长大机制,制粒工艺参数如加水量、搅拌动能、制粒时间等和铁矿石的粒度组成、表面性质、颗粒形貌等性质对制粒效果的影响规律。相关结果为系统深入理解铁矿粉制粒过程以及高效生产优质准颗粒提供理论基础。     

低锰高铁矿直接还原-熔分制备富锰渣试验研究

摘要：试验以锰品位27.7%,铁品位18.1%的低锰高铁矿为研究对象还原制备富锰渣,生产得到的富锰渣可用于冶炼硅锰合金,以达到高效利用低品位锰矿的目的。根据该矿的成分分析、XRD分析和粒度检测分析结果,采用还原 熔分法对低锰矿进行还原制备富锰渣试验,试验结果表明：单因素试验下各参数对低锰高铁矿的还原-熔分后渣中Mn、Fe元素的含量和Mn元素的回收率均有较大影响,同时结合Box-Behnke原理设计方案,选取温度、碱度以及配碳量3个试验因素,通过响应曲面法研究各因素交互作用下对Mn元素回收率的影响规律,对试验因素进行优化分析,建立相应的多项式模型。模拟优化得到最优的工艺条件为：还原温度1402℃,碱度0.10,配碳量10.04%,Mn元素回收率为97%。在最佳条件下做验证试验得出Mn元素回收率为95.80%,误差1.24%,证明响应曲面法预测模型具有可靠性,同时对低锰高铁矿的应用有重要指导意义。     

Experimental study on preparation of manganese rich slag by direct reduction melting separation of low manganese high iron ore

In this experiment, low manganese high iron ore with manganese grade of 27.7% and iron grade of 18.1% was used as the research object to reduce and prepare manganese rich slag. The obtained manganese rich slag can be used for smelting silicon manganese alloy to achieve the purpose of efficient utilization of low grade manganese ore. According to the results of composition analysis, XRD analysis and particle size analysis of the ore, the reduction melting separation method was used to prepare manganese rich slag from low manganese ore. The experimental results show that each parameter has a greater impact on the mass fraction of manganese and iron in the reduction melting separation slag of low manganese high iron ore and the recovery rate of manganese under the single factor test. At the same time, combined with the Box Behnke principle design scheme, three experimental factors including temperature, alkalinity and carbon content were selected. The influence of each factor on the recovery rate of manganese was studied by response surface method. The experimental results were analyzed to establish the corresponding polynomial model, and the optimal process conditions were as follows: reduction temperature of 1402℃, alkalinity of 0.10, carbon content of 10.04%, and the recovery rate of manganese was 97%. A verification test was conducted under the optimal conditions; the recovery rate of manganese was 95.80%, and the error was 1.24%, which proved that the response surface method was a reliable and accurate prediction model. At the same time, the results are instructive for the application of low manganese and high iron ore.