气基竖炉用含钒钛海滨砂矿球团直接还原试验研究

为了探索含钒钛海滨砂矿用于气基竖炉还原的可行性,以该砂矿为原料造球,在1 250℃焙烧20 min制得氧化球团的抗压强度为2 099 N/个,还原性指数77.8%,低温还原粉化指数(+3.15 mm)92%,还原膨胀指数7.5%,还原粘结性指数10.4%。氧化球团950℃还原180 min,H_2/CO为1.5时球团还原率89.4%,H_2/CO为6时球团还原率92%,100%H_2时球团还原率96%。氧化球团各项性能指标良好,能够满足气基竖炉工艺的要求。     

钒钛专利

正专利名称:气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺专利申请号:201310216599.8专利公开号:CN103255255A申请日:2013-06-03公开日:2013-08-21申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司本发明公开了一种气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺,包括以下步骤:a.制成品球团;b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内,并向竖炉内通入还原气,还原球团矿得到热态直接还原铁;c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉     

攀西地区钒钛铁精矿球团制备工艺及应用

主要介绍了攀西地区钒钛铁精矿酸性氧化球团与内配碳球团的制备工艺与应用。指出链箅机-回转窑球团工艺更适合酸性氧化球团制备,内配碳球团使用压力成型造球。在球团制备过程中,需要综合考虑球团的物理性能与冶金性能进行研究,优化工艺参数,提质降耗。目前,气基竖炉还原和煤基直接还原具有节能环保、产品优质等特点,将会是以后的发展方向,原料的球团制备技术是其关键技术之一。     

高铬型钒钛磁铁矿综合利用现状及进展

高铬型钒钛磁铁矿是一种典型的多金属共伴生矿产资源,具有极高的综合利用价值。目前主要的冶炼流程为高炉—转炉。该工艺处理量大、生产规模大、技术成熟,但有价组元利用率低、资源浪费严重、环境负荷高。并且转底炉、回转窑等非高炉流程亦具有能耗高、钛渣品位低活性差等一系列缺点。基于气基竖炉直接还原的优越性,研发了高铬型钒钛矿氧化造块—气基竖炉直接还原—熔分新工艺。高铬型钒钛矿适宜氧化焙烧条件为1 300℃下焙烧20min;在1 100℃、V(H2)/V(CO)=5/2条件下还原35min,还原率达95%;最佳熔分条件为配碳比1.2,熔分温度1 650℃、熔分时间45min、CaF2配量2%(质量分数),碱度1.1。该种工艺下铁、钒、铬、钛收得率分别约为99%、98%、95%和95%,实现了有价组元的高效分离,是高铬型钒钛矿高效低碳综合利用的首选技术之一,为攀枝花钒钛矿的综合利用提供了参考。     

钒钛磁铁矿球团灾难性膨胀及其消除办法的研究

某些高品位铁精矿球团在用气体(H_2或CO或其混合物)还原时发生所谓的灾难性膨胀的问题,早已多有报道.以钒钛磁铁矿为原料的球团的还原膨胀性质的研究尚未进行过.为解决钒钛磁铁矿球团竖炉直接还原过程中发生的灾难性膨胀问题,在实验室中用光学投影法研究了氧化钠化球团还原时的特性.不附加任何添加剂的氧化球团(TY)升温还原到550～750℃时发生正常膨胀,最大线膨胀率为4～7%.添加5～6%芒硝的氧化球团(6NTY)在同样条件下发生灾难性膨胀,最大线膨胀率15～30%,膨胀后的球团严重粉化,一触即溃.但6NTY球团在高于～1100℃恒温还原时,仅作正常膨胀.用控制气体还原位的方法分步还原实验结果表明,6NTY球团的灾难性膨胀及TY球团的正常膨胀都是发生在赤铁矿-磁铁矿转变阶段,这与国外研究者提出的在浮土体-金属铁阶段生成的铁须导致球叫灾难灶膨胀的观点不同.用弱还原性气氛(例如CO/CO_2=1/99的还原气体)对球团作磁铁矿化处理,消除了赤铁矿,从而完全消除了灾难性膨胀.磁铁矿化球团(6NTM, 6NTYM, 6NTYVM)的还原膨胀值仅～1.5%,相当于球团的热膨胀值.提出了磁铁矿化指标α=Fe~(3+)/TFe-0.70TiO_2作为事先检验球团还原膨胀性质的判据.研究结论已为四川省冶金研究所进行的扩大试验结果所证实.     

钒钛磁铁矿含碳球团的还原历程

 为实现钒钛磁铁矿资源的高效合理利用,对钒钛磁铁矿含碳球团的还原过程进行了解析,初步建立了动力学控制方程;利用差热分析方法对钒钛磁铁矿的还原熔分历程进行了分析与讨论,认为钒钛磁铁矿的还原可分为煤的氧化、钒钛磁铁矿的直接还原、借助碳的气化反应的直接还原和还原结束4个部分;以攀枝花钒钛磁铁矿为原料,煤为还原剂,考察了反应时间和温度对含碳球团还原度的影响,确定固体产物层内扩散是钒钛磁铁矿含碳球团直接还原反应的控制性环节,计算出其表观活化能为112.13 kJ/mol。     

钛磁铁矿竖炉预还原-电炉炼铁流程初探

本文回顾了钛磁铁矿竖炉直接还原的试验研究情况。论述了钛磁铁矿球团的还原特点,即由于其物质组成和结构的特殊性,要求还原气具有高还原势和高还原温度。竖炉预还原工艺可以大幅度降低对气体成分和温度的要求,使流程容易实现工业化。对竖炉预还原-电炉炼铁流程的主要工序作了说明。本流程能很好地适应川西地区的能源资源特点,可以大幅度提高钒钛磁铁矿的综合利用水平,是值得进一步开发的重要的新流程。     

磁铁矿氧化球团富氢气基直接还原的特性研究

以DRI为原料的电炉炼钢短流程是冶炼优质钢和特种钢的重要工艺.为制备优质DRI,本文首先以某全铁品位高达71.68％的国产M矿为含铁原料制备了MR=0.09、MR=0.4球团,然后参考HYL法气基直接还原标准,将球团在富氢(H2/CO=2.6)条件下进行气基直接还原,系统研究了该球团矿的RI、RSI、还原后CCS和物相...     

钒钛磁铁矿竖炉还原动力学初探

按未反应核心模型及理想置换型移动床气固反应原理,分别推导了单颗钒钛磁铁矿球团和还原竖炉内钒钛矿料粒的反应速度式。以多种文献报道的实验数据计算了钒钛矿球团还原过程的传质系数k_1、k、D_e。在竖炉还原的实际条件下,还原总速度受内扩散影响最大而与气膜扩散无关。对竖炉还原钒钛磁铁矿的主要动力学参数进行了讨论。     

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。     

Effects of Temperature and Atmosphere on Pellets Reduction Swelling Index

 After taking into account the conditions of the domestic iron resources and the non-coking coal resources, the process of coal gasification-shaft furnace is an effective way to develop direct reduction iron in China. The following tasks are very critical to choose suitable process of shaft furnace and gasification, including the production of oxidized pellets with excellent comprehensive properties as well as the study of the reaction behavior and mechanism of swelling. The results showed that the oxidized pellets of using domestic magnetic iron concentrate as raw materials have favorable comprehensive properties, including higher mechanical strength both before and after reduction, faster reduction rate and lower reduction swelling index (RSI). All of these properties can meet the shaft furnace yielding requirement. When the temperature was below 1223 K, the pellets′ RSI was lower than 20%. With increasing of the content of H2 in atmosphere, the pellets reaction rate accelerated, crushing strength enhanced and RSI decreased. The RSI dropped to 10.26% at 1323 K in 100% H2 atmosphere, and it is up to 39.88% in 100% CO atmosphere. The iron grains mainly presented in platelike when pellets were reduced by H2, however, in CO atmosphere the iron grains were precipitated in flocculent. The whisker shape of iron grains and heating effects of reduction reaction are the major factors leading to the poor pellets strength and increase of RSI. Appropriately controlling the temperature and increasing the ratio of H2 to CO in atmosphere are good for dropping the RSI.     

煤制气-竖炉生产直接还原铁浅析

以国内磁选铁精矿为原料制备的氧化球团综合性能良好,可作为竖炉直接还原用氧化球团。国内适合于煤气化的褐煤和低变质烟煤资源储量较大,占煤炭资源总量的50%以上,可以满足煤化工发展的需求。综合煤种需求、生产能力、煤气品质以及能耗指标,选取适宜的煤气化工艺,形成以煤制合成气为还原剂,以竖炉为反应器的煤制气-竖炉直接还原炼铁新工艺,是煤资源丰富而天然气匮乏的中国发展直接还原铁生产、实现低碳高效炼铁的有效途径。     

铁精矿氧化球团微波加热直接还原新方法

传统加热直接还原具有热效率低、球团"冷中心"和废热废气量大等问题,造成还原时间长、能耗高和污染大。试验利用微波的选择加热、快速加热、体积加热和清洁干净等优点,以及铁矿球团和无烟煤强的吸波特性,开发了铁矿球团煤基微波竖炉直接还原这一新工艺。研究表明,铁矿球团外配煤粉在1 050℃的微波加热条件下还原焙烧65min,可以获得95.25%的金属化率,同时具有1718.88N/个的抗压强度。与常规加热相比,微波加热还原焙烧的时间可以缩短27.78%,抗压强度增加近1倍,而且还原过程产生的废热废气量很少。     

气基竖炉工况焦炉煤气甲烷改质行为试验

 利用焦炉煤气+气基竖炉生产优质海绵铁,可延伸焦化行业产业链,同时可促进中国废钢/海绵铁—电炉短流程发展,改变钢铁行业能源、产品结构。针对典型焦炉煤气,通过基础性试验研究了在气基竖炉工况下,温度、H2O和CO2配比,高温海绵铁载体对焦炉煤气中甲烷改质行为的影响。研究结果表明,提高温度有利于焦炉煤气中甲烷的改质反应,1000℃时改质后有效还原气体体积分数最高可达80%;热态海绵铁对焦炉煤气改质有催化促进作用,可提高CO2参与改质反应比例至84.9%、H2O参与反应比例至100%;CO2配入体积分数2%～6%、H2O配入体积分数4%～10%为促进甲烷改质反应的适宜范围。     

基于遗传算法DRI竖炉内流场的影响因素

 气基直接还原铁（DRI）竖炉内的气流分布对DRI生产过程有着重要影响。利用分析软件ANSYS对直接还原铁竖炉内还原气气流分布规律及其影响因素进行研究。模拟分析中将球团矿简化为多孔介质,通过试验测得的惯性阻力系数和黏性阻力系数作为模拟过程的一个基础输入参数。将计算结果通过神经网络找到相互的映射关系,得到气基竖炉部分工艺参数与炉内压强、过渡段串流情况的关系。通过遗传算法优化,得出竖炉内理想气流分布时的状态影响因素。研究结果显示,炉内气流分布状况与状态影响因素有直接关系,并得出影响竖炉内合理流场的主要状态影响因素为炉顶压强和冷却气出口压强。     

现代炼铁技术进展

评述了国际上发展较快的几种主要非高炉炼铁工艺流程.COREX、FINEX和HISMELT等熔融还原流程可以避免炼焦工艺引发的环境污染.成熟的竖炉气基还原工艺是COREX流程工业化的重要保障,粉体流化床由于粘结等问题尚未完全解决和铁浴炉二次燃烧与炉衬侵蚀之间的固有矛盾注定了FINEX和HISMELT实现的难度远高于COREX流程.气基还原流程(MIDREX、HYL-Ⅲ、FINMET)目前都要使用天然气资源,很难在我国得到发展.转底炉可使用低强度的含碳球团,给煤基直接还原流程注入新的活力,但其能耗高、生产效率低、产品质量差将会制约它的发展.我国自主研发的炼铁新工艺,即低温快速还原工艺,目前仍处于研究开发阶段,它能够实现低温快速还原反应,是一种能耗低、污染少、资源利用率高的新型绿色冶金工艺流程,具有良好的发展前景.     

Fundamental Study on New Method of Reducing Iron Ore-Coal Pellet in Cocurrent Shaft Furnace

Ｉｒｏｎｏｒｅ－ｃｏａｌｐｅｌｅｔｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｃａｌｅｄＩｎｍｅｔｃｏ［１］，ａｎｄｉｓｂｅｉｎｇｔｒｉｅｄｔｏｂｅｕｓｅｄｉｎｎｅｗｓｈａｆｔｆｕｒｎａｃｅｉｒｏｎｍａｋｉｎｇｐｒｏｃ...     

直接还原技术进展及其在中国的发展

近年来,全球直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加,表明直接还原技术是钢铁工业不可缺少的组成部分,有助于炼铁生产摆脱焦煤资源短缺的羁绊,降低钢铁生产能耗,提高钢铁产品质量和品质。气基竖炉生产规模不断增大,成为主要的生产工艺;竖炉直接还原铁热装热送技术的发展进一步降低了工序能耗。回转窑、隧道窑等工艺在特定地区迅速发展,但很难成为直接还原铁生产的主流。我国具备发展直接还原生产的资源条件和技术基础,煤制气—气基竖炉技术是可能的主要发展方向。     

以转底炉技术利用钛资源的基础研究

提出了一种以转底炉煤基直接还原技术利用钛资源的新工艺及两个不同的方案。该工艺以攀枝花钒钛磁铁精矿或钛精矿粉、煤粉和少量添加剂组成的复合球团为原料,在高温加热条件下将含钛矿中的氧化铁还原为铁,经渣铁分离后获得生铁和富集了的钛渣。第一方案以钒钛磁铁精矿配20%钛精矿为原料,还原后渣铁自然分离,得到块铁和品位为50%左右的钛渣;第二方案以钛精矿为原料,还原后经破碎磁选分离得到粒铁和TiO2富集率为～75%的钛渣。对这两种方案均进行了初步试验,确定了合理的工艺条件。