印尼钒钛磁铁砂矿气基还原基础工艺研究

摘要

随着钢铁工业迅速发展，优质铁矿石、钛铁矿石日益减少，人们逐渐开始重视一些特殊资源的开发和利用。产自印度尼西亚近海滩的海砂钒钛磁铁矿资源储量丰富，价格低廉，来源也较稳定，但是由于Fe品位较低并且钛含量较高，粒度较粗，结构致密，硬度、熔点较高等原因，未能大规模应用于钢铁生产。
　　本课题研究主要是以印尼海砂型钒钛磁铁矿作为研究对象，针对该钒钛矿资源条件，选择适宜的造球工艺，使其满足球团还原的要求;在实验室条件下，进行球团还原试验，考察还原温度、还原气氛对印尼钒钛球团还原和还原膨胀的影响;并对还原后产品进行熔分热力学与动力学理论分析和试验研究，掌握熔分条件对关键元素铁、钒、钛走向的影响规律，确定熔分主要技术参数。
　　通过本研究，得出以下结论:
　　(1)印尼海砂精矿磨细处理至74μm以下占矿粉总量的75％，能够满足造球要求。使用100％印尼钒钛磁铁矿，外配1％优质膨润土、球团水分约7％，可获得强度满足要求的生球。1250℃下焙烧20min得到氧化球团，平均抗压强度2383N，可满足竖炉工艺的要求。
　　(2)在实验条件下(800℃～1000℃)，温度和还原气氛中CO含量越高，氧化球团的还原膨胀率越大。模拟Midrex法的气氛条件下，还原温度为1000℃时，球团膨胀率最大为14.4％，满足气基竖炉还原对膨胀性能的要求。
　　(3)在温度800℃～900℃条件下，增加还原气体中H2含量，还原速度加快，球团还原度高。但1000℃条件下，H2含量由55％增加到65％，还原反应变化不大。总体而言，印尼海砂球团矿还原性一般，需要在较高温度、高还原势、较高H2/CO条件下才能获得90％以上的金属化率。
　　(4)在动力学条件良好条件下，钒的迁移走向与熔渣中(FeO)有直接关系。渣氧化性较强时，钒趋向于V2O3形态稳定存在于渣中。当渣中(FeO)含量大于10％时，仅有少量的钒被还原;渣中(FeO)含量降低，钒被还原量增加;当渣中(FeO)含量低于5％时，进入铁水中的钒比例迅速增大。
　　(5)渣中钛的百分含量与熔渣中(FeO)呈良好负相关关系。为了满足后续提钛工艺需要，要求钛渣中(FeO)含量不能大于10％;如果熔分过程需要加入熔剂，则(FeO)量与熔剂带入的渣量之和不能超过10％，此时可获得含TiO2约50％的钛渣。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究课题提出

1．3 研究目的意义

1．4 研究内容

第2章 文献综述

2．1 钒钛磁铁矿非高炉利用流程

2．1．1 先钒后铁流程

2．1．2 先铁后钒流程

2．2 钒钛磁铁矿非高炉工艺流程的选择

2．3 气基竖炉直接还原工艺分析

2．3．1 Midrex法

2．3．2 HYL法

2．4 电炉熔分工序任务分析

2．5 工艺流程的选择

第3章 氧化球团制备试验研究

3．1 生球制备及性能

3．1．1 原料准备

3．1．2 生球制备

3．1．3 生球性能检测

3．2 球团焙烧及性能

3．2．1 球团干燥

3．2．2 球团焙烧

3．3 球团还原粉化性能

3．4 本章小结

第4章 氧化球团气基还原试验研究

4．1 实验方案与内容

4．1．1 试验设备

4．1．2 试验原料

4．1．3 试验方案

4．1．4 试验步骤

4．1．5 计算方法

4．2 高还原势条件下的试验研究

4．2．1 试验结果

4．2．2 温度的影响

4．2．3 H2／CO比的影响

4．2．4 还原膨胀特性

4．2．5 球团还原特性分析

4．3 降低还原势的试验研究

4．4 本章小结

第5章 金属化球团渣铁熔分试验研究

5．1 熔分过程的热力学分析

5．1．1 熔分过程中的化学反应

5．1．2 钒、钛、铁收得率分析

5．2 熔分条件的选择与分析

5．2．1 球团金属化率

5．2．2 熔分温度

5．3 试验方案

5．4 试验结果与分析

5．4．1 无配碳熔分试验

5．4．2 还原熔分试验

5．4．3 良好动力学条件下的熔分还原

5．5 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

论文包含的图、表、公式及文献