PDF《博士学位论文公示材料》

―1― 博士学位论文公示材料 学生姓名 张颖异 学号

1210236 二级学科 钢铁冶金 导师姓名 齐渊洪、邹宗树 论文题目 基于直接还原熔分工艺的高铁铝土矿综合利用研究 论文关键词 高铁铝土矿;

直接还原;

粒铁;

渣相组成;

显微结构;

综合利用 论文摘要(中文) 实验采用煤基直接还原熔分技术和热力学分析的手段对高铁铝土矿的综合利用进行了研究.

并结 合化学分析、差热分析、矿相分析、XRD 衍射分析、扫描电镜-能谱分析、烟气分析以及力学分析等检 测手段,研究了铝土矿含碳球团的直接还原熔分工艺、渣相组成变化、渣系显微结构、渣铁特性、气 氛变化以及熔分渣的综合利用. 还原熔分结果表明,当渣系碱度(C/S)为1.0,还原熔分温度为 1450℃,配碳比(C/O)为1.4, 外配 CaF2 含量为 2.0%,还原熔分时间为

20 min 时,渣铁分离效果最好,最大粒铁尺寸为 15.5 mm,粒 铁收得率为 97.74%,渣中 Al2O3 品位为 42.98%,Al2O3 品位较原矿品位提高了 16.52%,高铝渣的主要 成分为氧化铝(α-Al2O3) 、六铝酸钙(CaO・ 6Al2O3)和钙铝黄长石(Ca2Al2SiO7) ,其次为少量的铁铝 尖晶石 (FeAl2O4) 和金属铁 (Fe) . 当渣系碱度为 3.60~4.10 时, 熔分渣主要由七铝十二钙 (Ca12Al14O33) 和硅酸二钙(Ca2SiO4)构成,硅酸二钙主要以无色粒状或纤维状的形式弥散分布在七铝十二钙 (Ca12Al14O33)晶体中或晶体周围.在最优化碱度为 3.60(C/S=2.0,C/A=1.4)的情况下,当还原熔分 温度为 1450℃,配碳比为 1.4,外配 CaF2 为2%时,渣铁分离效果最好,最大粒铁尺寸为 11.42 mm, 粒铁收得率为 92.79%,熔分渣中的氧化铝品位基本没有变化. 烟气分析表明,炉内球团的体积分数对炉内气氛有重要影响,炉内球团的体积分数越大,碳气化 反应和还原反应释放的 CO 浓度越高,炉内的氧气浓度越低,炉内 CO 浓度明显高于 CO2 浓度.当球 团体积分数为 1.7%,还原熔分温度为 1400℃时,炉内气氛为还原性气氛,炉内气体主要以 CO 和CO2 气体为主.CO 和CO2 的最大浓度分别为 58.9 vol%和17.8 vol%,最大 V(CO)/V(CO2)浓度比为 3.31,促 进了铝土矿含碳球团的还原,并有效防止了金属化球团的进一步氧化. 熔分渣的综合利用研究表明, 利用 A-C2AS-CA6 熔分渣作为耐火材料骨料, 加入 6.07~24.26%的高 纯刚玉粉, 经1400℃煅烧

4 h 后可以制备出性能良好的 A-CAS2-CA6 高温复合耐火材料. 该耐火材料主 要由片状正六边形的六铝酸钙(CaAl12O19)和粒状刚玉(α-Al2O3)以及的黄长石(CaAl2Si2O8)构成, 耐火度都在 1600℃以上,常温耐压强度都在 38.7 Mpa 以上,重烧线变化率在+0.1~0.4%.自粉化实 验表明,当渣系碱度为 3.60~4.10(C/A=1.4~1.8)时,经随炉冷却后,粉化渣细度在

80 目以上的比 例可以达到 98.51%,具有作为复合硅酸盐水泥熟料(C2S-C12A7)的特点.研究表明,适当的粉化渣加 入量不会对普通硅酸盐水泥的强度产生不良影响,当渣系碱度为 3.85(C/A=1.6)时,粉化渣的加入量 应该控制在 10~30%,粉化渣的最佳加入量应为 20%.当粉化渣的加入量为 20%,养护

56 天后,硅酸 盐水泥的抗折强度最大(9.1 MPa) ,抗压强度为 45.7 MPa,能够满足硅酸盐水泥的强度线标准(42.5 MPa) ,硅酸盐水泥的初凝时间和终凝时间分别为

185 min 和235 min,标准稠度为 27.0%,流动度比为 104%.氧化铝溶出实验表明,当C/A 为1.0 时,氧化铝的溶出率最低,大约为 35%左右,当C/A 增加 到1.2 时,氧化铝的溶出率明显增加,溶出率达到了 70%以上,当C/A 为1.4 时,氧化铝的溶出率达到 最大,溶出率在 80%以上,继续增大 C/A 到1.6 和1.8 时,氧化铝的溶出率有所下降. ―2― 论文摘要(英文) The comprehensive utilization of high iron bauxite was studied by thermodynamic analysis and coal-based direct reduction and smelting technology. Chemical analysis, differential thermal analyzer (DTA), thermogravimetric analyzer (TGA), scanning electron microscope (SEM), electron diffraction spectrum (EDS), X-ray diffractometry (XRD), polarizing microscopy, flue gas analyzer and mechanical testing equipments were used to investigate the direct reduction and melting process of carbon composite bauxite pellets, slag phase reaction mechanism, slag phase microstructure, iron-slag properties, atmosphere changes of furnace and the comprehensive utilization of calcium aluminate slag. The reduction and melting results show that, when the slag basicity (C/S) is 1.0, the reduction and melting temperature is 1450℃, C/O ratio is 1.4, additional CaF2 content is 2.0%, the reduction and melting time is