铌精矿微波碳热还原反应动力学

针对白云鄂博铌精矿利用工艺的成本高、过程复杂、能耗大的特点,引入微波场,考察温度对铌精矿还原的影响,并对其进行形貌及动力学分析。结果表明,微波场中铌精矿碳热还原反应机理属于三维扩散,动力学方程为y=1-(2/3)α-(1-α)2/3,表观活化能Ea=131.654 kJ/mol,微波加热相对于常规加热具有加快反应速率、降低反应活化能的效果。     

微波碳热还原攀枝花低品位钛精矿

对攀枝花低品位钛精矿进行了微波还原试验研究。研究了预氧化、配碳量、添加剂等条件对还原钛铁矿中铁金属化率的影响。试验结果表明:在预氧化温度800℃、硼砂配比3%、焦粉配比10%、微波还原温度1000~1100℃条件下,还原60 min,还原产物铁的金属化率超过90%。分析微波强化钛铁矿还原的机理在于:微波热应力在球团内部产生大量孔隙和裂纹促进了还原气氛的扩散,快速还原产生的大量铁晶核加速了还原反应。     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

钒钛磁铁精矿直接还原反应行为及其强化还原研究

通过在钒钛磁铁精矿中添加还原煤粉和少量添加剂,研究了还原温度、还原时间和添加剂等因素对钒钛磁铁精矿金属化率的影响,并对添加剂强化还原机理进行了探讨.结果表明:还原温度、还原时间、碳铁摩尔比及添加剂对金属化率的影响较大.在还原温度1200℃、还原时间120 min的条件下,未添加添加剂时金属化率最高可达84.5%;添加质量分数3.0%Na₂CO₃或CaF₂的条件下,钒钛磁铁精矿的金属化率可以分别达到96.5%和93.3%.     

微波场中FeNb2O6碳热还原反应研究

将微波加热与FeNb2O6碳热还原特性进行结合,探究FeNb2O6在微波场中的还原反应.利用微波热重分析研究了温度、粒度和配碳量等因素对微波碳热还原FeNb2O6反应速率的影响,同时对微波场中FeNb2O6碳热还原反应进行动力学分析.研究结果表明:在微波加热的情况下,FFeNb2O6具有良好的升温特性;相较于常规加热,...     

高磷稀土精矿的碳热还原过程研究

采用63kVA直流矿热炉,对高磷稀土精矿直接进行碳热还原,制备高品位稀土硅化物合金。冶炼过程中生成的废渣很少,炉底不上涨,炉内碳热还原反应进行得较为彻底,稀土几乎全部进入产品合金当中。同时,对稀土精矿中的主要有害杂质磷在冶炼过程中及在矿热炉内的行为进行了深入的研究,提出了最大限度减少磷进入产品合金的策略。实验得到的稀土硅化物合金具有独特的组织结构,与众不同的抗水化性,其粉化特性也与传统观点有较大的差异。     

钒钛磁铁矿碳热还原研究

采用回归正交法设计实验,在实验审用电阻炉模拟转底炉工艺研究了温度、时间、配碳量、金属粉配比和钠盐配比等因素对钒钛磁铁矿碳热还原过程中的金属化率和失氧率的影响.对试验结果回归,建立了金属化率、失氧率与因素间的关系模型,并解决和验证了各因素的优化解.结果表明,添加金属粉和钠盐后钒钛磁铁矿还原温度明显降低;添加2.5%金属粉和0.5%钠盐,还原温度在1280℃左右,还原时间30 min左右,配碳量22.7%时,钒钛磁铁矿还原的金属化率可达到95%以上.     

南非铬铁矿高温碳热还原机制

以南非铬铁矿为原料,采用内配碳方式,系统研究了配碳比及还原温度对还原过程的影响,并借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X-射线衍射仪(XRD)等分析检测设备,结合FactSage热力学计算结果,分析了铬铁矿还原过程微观形貌变化及物相转变行为。结果表明:在还原温度1 300℃、配碳比1.2的条件下,铬铁矿金属化率可达75.8%,还原产物主要物相为残余碳、金属铁、铬铁碳化物及硅铝酸盐脉石相等;随着还原反应进行,硅酸盐、铝酸盐等高温难还原组分逐渐在未还原铬铁矿颗粒表面聚集,抑制还原进行。     

转炉除尘灰碳热还原试验研究

本文采用FactSage热力学软件对不同温度、n(C)/n(O)(摩尔比)条件下转炉除尘灰碳热还原过程中各物质平衡关系进行研究,通过正交试验探究焙烧温度、焙烧时间和n(C)/n(O)三因素对转炉除尘灰金属化率和脱锌率的影响规律,得出最佳焙烧条件。结果表明：基于热力学原理,当焙烧温度不小于1 200 K时,粉尘中ZnO才能被全部脱除,并实现铁、锌分离;还原试验中,焙烧温度对转炉除尘灰金属化率和脱锌率的影响最大,其次是焙烧时间,n(C)/n(O)影响最小;根据配碳最小化原则,得出焙烧温度为1 100℃、焙烧时间为60 min、n(C)/n(O)为0.7时焙烧条件最佳,该条件下转炉除尘灰金属化率为99.10%,脱锌率为98.42%。     

氧化铁碳热还原过程间接还原规律研究

为了研究碳热还原过程的间接还原规律,在20 kg/h推舟炉加热装备上开展试验,借助在线气体分析仪和金属铁产品的化学成分检测,探讨了煤种、煤粉粒度以及铁精矿粉制备方式等因素对间接还原反应的影响,最后从理论上解析了该反应过程的间接还原来源和定量关系。研究表明:间接还原主要来源于碳热直接还原过程产生的CO与氧化铁间发生的化学反应;步进还原过程中,煤中部分挥发分参与间接反应,使得稳定期煤气中的CO_2/(CO+CO_2)比例超过20%;铁精矿粉粒度越小,还原效果越好,间接还原比例越高。     

微波加热场中钢渣的还原脱磷行为

 在微波加热场条件下,对钢渣进行还原脱磷行为研究。结果表明：钢渣的吸波性能良好,不同组成钢渣在微波场中均具有较好的脱磷效果,脱磷率可达到51.35%～81.16%。碳当量和温度对脱磷的影响最显著,碳当量一般选择3～4倍较好。综合考虑影响脱磷效果的各种因素,确定微波处理钢渣脱磷的最佳工艺参数。     

钛精矿球磨活化微波还原试验

研究攀枝花低品位钛精矿的球磨活化-微波还原。采用激光粒度及X衍射研究不同球磨条件下钛铁矿的粒度和物相变化并进行分析,结果表明磨矿活化使矿物颗粒逐渐减小、特征峰宽化、晶粒变细;研究了活化物料的升温和还原行为,并对还原产物微观形貌和物相进行分析,表明活化物料有良好的微波吸收性能和还原效应。证实在反应过程中存在"热点"。球磨8 h的混合物料在温度900℃、反应时间30 m in条件内金属化率超过90%。     

Gas Ionization During Carbothermal Reduction in Microwave Field and Its Effect

The reduction kinetic condition of the direct solid-phase reduction of metal oxide powder containing coal by microwave heating is better than that by the conventional heating process. The research shows that the gas ionization during carbothermal reduction accelerates the carbon gasification reaction and interface chemical reaction, and it also improves the kinetic conditions of carbothermal reduction. Thus, the formation mechanism and process of gas ionization as well as its effect during the carbothermal reduction of metal oxides containing coal by microwave heating are studied.     

Carbothermal Reduction of Iron Ore Applying Microwave Energy

This paper presents the results of a study on carbothermal reduction of iron ore made under the microwave field in equipment specially developed for this purpose. The equipment allows the control of radiated and reflected microwave power, and therefore measures the microwave energy actually applied to the load in the reduction process. It also allows performing energy balances and determining the reaction rate with high levels of confidence by simultaneously measuring temperature and mass of the material upon reduction with high reproducibility. We used a microwave generator of 2.45 GHz with variable power up to 3000 W. Self‐reducing pellets under argon atmosphere, containing iron ore and petroleum coke, with 3.5 g of mass and 15 mm of diameter were declined. We obtained the kinetic curves of reduction of iron ore and of energy consumption to the process in the maximum electric field, in the maximum magnetic field and at different values of power/mass. The data allow analyzing how the microwave energy was actually consumed in the reduction of ore.     

云南钛砂矿在微波场中的吸波行为和还原效应

测定了钛砂矿的吸波特性,表明钛砂矿具有良好的吸波性,据此提出了微波辐射还原云南钛砂矿的新工艺,进行了焦炭最佳配比吸波特性的测定和条件实验,探索了内配碳、复合添加剂用量、还原温度和还原时间等因素对TiO2品位的影响;确定了微波碳热还原云南钛砂矿的最佳条件为:还原温度1 150℃、还原时间1.5 h、复合添加剂用量3%、内配焦炭15%.在此条件下得到的还原产物TiO2品位为50.34%.     

钒钛磁铁精矿低温综合利用新工艺

为了实现钒钛磁铁精矿的低温综合利用,采取碳热钠化工艺降低还原和熔分温度,考察了铁、钒、钛的富集回收情况。结果表明,钠化剂显著改善了钒钛磁铁精矿的还原及熔分效果,当钠化比为1.2时,1 100℃还原60 min即可达到90%以上的金属化率,1 250℃以上的温度下熔分后,铁的收得率达到96%,钒在铁水中的富集率为75%。熔分渣在无酸环境下经湿法处理后TiO_2含量达到77%,经还原熔分去除铁后品位可进一步提升。     

微波加热还原钛精矿制取富钛料新工艺

针对攀西地区丰富的钛资源现状和现行富钛料生产工艺优缺点,提出了微波加热还原钛精矿复合球团-选矿分离-微波浸出制取高品质富钛料的新工艺路线.同时测定了复合球团的升温曲线;确定了复合添加剂的用量为5%～6%;选矿分离时磨矿时间为20 min的工艺条件.在此条件下,对整个工艺流程进行了实验研究,得到了纯度为96.08%的富钛料.     

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。