PDF《含碳铬铁矿球团的固态还原特性》

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2011 年5月1160 20%,粉矿(1

300 ℃)、还原时间较长(>

4 h)[5?6] 、炉衬损耗较大且球团金属化率不超过 70%. 科研人员对铬铁矿球团还原工艺进行了许多研究[7?17] ,但还没有开发出成熟的、与工业生产相匹配 的适宜流程,因此有待进一步探索.本文作者通过研 究铬铁矿球团预还原的特性,探讨了还原温度、还原 时间、 内配碳及添加剂对铬铁矿球团还原的影响规律, 以期实现节能降耗、增产增效,并为在铬铁合金生产 中利用铬铁矿粉矿制备优质炉料的研究提供参考.

1 实验 1.1 原料性能 实验所用铬铁粉矿来自辽阳进口矿;

其外观颜色 为黑色,具有半金属光泽.铬铁矿样品的化学成分见 表1,其粒度组成见表 2,其XRD 谱见图 1. 铬铁矿样品的 XRD 分析结果表明,原矿中主物 相为(Mg,Fe)O・(Cr,Al)2O3 和(Mg,Fe)Cr2O4;

次物相为 Fe3O4 和FeO・(Cr,Al)2O3;

光学显微结构鉴定结果表明, 原矿中还含镁橄榄石、铁镁橄榄石等极微量物相. 实验所用还原剂为烟煤和焦粉.焦粉来自于上海 宝钢烧结厂;

烟煤来自于新疆哈密.内配焦粉的工业 分析结果及其灰分的化学组成如表

3 所列.使用时, 内配焦粉磨细至 90%的颗粒粒径小于 0.074 mm;

外用 还原剂烟煤经破碎、筛分,分离出粒径为 0~3 mm 的 烟煤供还原使用. 表1铬铁矿样品的化学成分 Table

1 Chemical composition of chromite sample (mass fraction, %) Fetotal FeO Fe2O3 Cr2O3 SiO2 20.04 17.46 9.11 43.03 4.03 Al2O3 CaO MgO MnO TiO2 13.91 1.06 9.15 0.086 0.76 V2O5 Ni Co K2O Na2O 0.37 0.027 0.0097 0.012 0.045 S P LOI 0.010 0.001

8 0.56 Fetotal―Total iron;

LOI―Loss on ignition. 表2铬铁矿样品的粒度组成 Table

2 Size distribution of chromite sample Size/mm Content/% >

0.074 18.56 0.074?0.045 20.49 Na2B4O7・10H2O>

Na2CO3>

未加添加剂>

其它添加 剂;

1 200~1

250 ℃时,Na2B4O7・10H2O>

Na2CO3>

NaNO3>

NaCl>

NaHCO3>

Na2SO4>

Na3PO4・12H2O>

NaOH>

未加添加剂;

1

300 ℃时,Na2B4O7・10H2O>

Na2CO3 >

NaHCO3 >

NaCl >

NaNO3 >

Na2SO4 >

Na3PO4・12H2O>

NaOH>

未加添加剂.对于添加剂强 化铬铁矿还原的机理,研究者提出了不同的理论[18] , 概括为添加剂强化了碳的气化反应;

促进了固相扩散 反应;

导致了矿物晶格的畸变,降低了其表观反应活 化能等理论.因此,添加剂强化含碳铬铁矿球团还原 中国有色金属学报

2011 年5月1164 的作用机理较复杂,受还原温度、还原时间和添加剂 类别等因素的影响,是多种因素耦合作用的结果,具 体机制有待进一步探索和研究.综合而言,本实验所 涉及的添加剂中以 NaCl、Na2B4O7・10H2O 和Na2CO3 的催化效果较好,可为降低铬铁矿预还原温度以及缩 短还原时间提供帮助.

3 结论 1) 还原温度和内配碳量对预还原球团的金属化 指标影响非常明显,温度高于

1 200 ℃时,铬铁矿预 还原球团的金属化指标开始明显增加,内配碳比 IC/O=1.2 为铬铁矿预还原球团的较佳配比;

高温 (≥1

300 ℃)时,可实现铬铁矿球团的快速还原(t≤

1 h);

低温时,铁优先于铬还原,总反应完成时间需 3~4 h. 2) 添加剂强化含碳铬铁矿球团还原的作用受还 原温度、添加剂类别等因素的影响,是多种因素耦合 作用的结果;