褐铁矿直接还原熔分制备珠铁

摘要

近年来,利用转底炉直接还原工艺还原高品位铁矿来生产直接还原铁(Direct Reduction Iron, DIR)已经在很多国家得到了普遍应用。精铁矿铁品位高,我国的产量相对较少。而我国的一些铁品位较低的矿储量较大,并且这些矿的利用逐渐受到重视。褐铁矿就是一种常见的低品位铁矿,内蒙古包头地区的褐铁矿全铁含量在30％~40％,主要的成分有FeO、Fe2O3、SiO2、CaO和少量游离水、结晶水。目前主要的处理方式是选矿和烧结,成本耗能特别高,有非常严重的污染,矿的利用率较低。因此,本课题利用转底炉直接还原工艺使褐铁矿中的铁直接还原并与灰渣熔分制备珠铁来克服上述缺点,得到高质量生铁。这为合理利用内蒙古包头地区的褐铁矿资源提供了一种新的工艺尝试,也是在转底炉直接还原生产DRI的进一步发展。据大量的试验表明,当球团温度达到了1200℃~1400℃范围内的某一温度时,并且保温时间足够,生成的部分渣和铁冷却后会发生自然分离,并且渣自然粉化,此时铁的还原率也是最高的。试验的内容是研究配碳量、煤粉和褐铁矿粉的粒度、还原温度、保温时间对还原率和熔分效果的影响,并且找到采用褐铁矿制备高质量炼钢原料的生产工艺参数。具体的试验用内蒙古包头地区某褐铁矿粉和无烟煤粉配制含碳球团,通过高温直接还原熔分制备珠铁。了解了配碳量、褐铁矿粉和无烟煤粉的粒度、还原温度、保温时间对直接还原效果和熔分情况的影响。结果表明,温度和保温时间是直接还原的还原率和熔分效果的最主要影响因素。样品球团配碳量C/O=1.1,褐铁矿粉和无烟煤粉粒度是0.048 mm(320目),并在1370℃保温5 min这些参数条件下,所生成的产物样品还原率最高,冷却后渣和铁分离效果好,且分离出来的渣冷却后自然粉化,这对进一步筛分得到高质量的珠铁特别有利。通过后期成分检测,本试验的产品可以作为一种炼钢原料。

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引言

1 技术背景及研究的意义

1.1 钢铁行业的现状

1.2 煤基直接还原工艺的发展状况

1.3 本课题研究的目的及意义

2 煤基转底炉直接还原工艺

2.1 内配碳球团直接还原过程

2.2 含碳球团还原过程的研究

2.3 直接还原反应过程中的热力学分析

2.4 直接还原反应过程中的动力学分析

2.5 影响直接还原反应过程的因素

2.6 内配碳球团高温珠铁生成和渣铁分离机理

3 实验原料和设备

3.1 实验原料

3.2 实验的设备

4 管式加热炉热重实验

4.1 配碳量的影响

4.2 褐铁矿粉和无烟煤粉的粒度的影响

4.3 反应温度和保温时间的影响

4.4 渣和铁的熔分效果

4.5 本章小结

5 热分析仪实验(TG-DSC)

5.1 褐铁矿粉和无烟煤粉的TG-DSC分析

5.2 褐铁矿和无烟煤按C/O=1.1配料混合的TG-DSC分析

5.3 本章小结

6 实验产物的检测分析

结论

参考文献

在学研究成果

致谢