超高品位铁精矿直接还原—熔分制备高纯铁新工艺实验研究

发布时间：2020-07-01 22:49

【摘要】：高纯铁作为软磁材料、高纯合金等材料生产的重要原料,广泛应用于航空航天、原子工业等领域,对支持我国钢铁工业的健康发展具有重大意义。目前,我国钢铁企业主要以高炉铁水为原料生产工业纯铁,难以制备纯度更高、质量更稳定的高纯铁产品。而电解、物理提纯等方法囿于资源、技术条件,仍未在我国实现大规模工业化生产。我国使用的高纯铁仍严重依赖进口。基于我国资源与技术条件,本文提出了超高品位铁精矿(TFe=71.87%)直接还原-熔分制备高纯铁新工艺。首先,进行了超高品位氧化球团制备实验研究,研究了焙烧时间、焙烧温度对氧化球团抗压强度的影响,得到了抗压强度合格的氧化球团。其次,进行了超高品位铁精矿氧化球团-气基竖炉直接还原探索实验,考察了超高品位铁精矿氧化球团应用于气基竖炉直接还原的可行性。再次,通过超高品位铁精矿煤基隧道窑直接还原实验,研究了还原温度、还原时间、CaO添加量等工艺参数对还原效果的影响。最后,以煤基隧道窑生产的直接还原铁为原料,通过熔分实验制备了高纯铁产品。通过上述研究,得到以下结论:(1)超高品位铁精矿以佩利多为粘结剂造球,适宜的粘结剂配加量为0.4%,制备的生球落下强度为5.5次,抗压强度17.5 N,满足球团焙烧要求;(2)焙烧时间和焙烧温度对超高品位氧化球团的抗压强度有显著影响,适宜的焙烧温度为1250℃,焙烧时间为30 min。该条件下制备超高品位氧化球团,其抗压强度达到2519N,能够满足气基竖炉直接还原工艺的要求;(3)超高品位铁精矿氧化球团具有良好的还原性能,但还原膨胀较高,在1050℃、H2/CO=5/2的还原条件下,还原膨胀率51.20%,难以满足气基竖炉实际生产的要求;(4)超高品位铁精矿煤基隧道窑直接还原过程中,还原温度为1000～1100℃时,还原8～5 h直接还原铁的金属化率即可达95%以上;(5)以超高品位铁精矿煤基直接还原制备的直接还原铁为原料,通过感应炉熔分制备高纯铁,当熔分温度为1625℃、熔分时间为45 min、CaO添加量为9.3%时,可制得纯度99.947%的高纯铁产品。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF55
【图文】：

生产流程图,高纯铁,生产流程,电解铁

电渣重熔等工艺开展了高纯铁制备工艺的创新，并进行了半工业化实验。实逡逑践结果表明该工艺可制备良好纯度（＞９９．９％）的纯铁，并有效缩短了流程。逡逑其工艺如图２．１所示。逡逑我国电解铁的技术研发仍处于实验室阶段，距离工业化应用尚有距离，逡逑且电解铁存在的成本问题严重限制了它的应用。感应炉熔炼海绵铁制备高纯逡逑铁的方法若能采用优质直接还原铁为原料，或者以杂质含量极低的铁精矿，逡逑经过直接还原－电热熔分工艺生产纯铁产品，将进一步提高产品质量。此类方逡逑法应用于工业生产，可大规模降低高纯铁的生产成本，具有广阔的应用前景。逡逑－ＩＩ邋－逡逑

工艺图,直接还原,工艺

以及以煤为还原剂，电为加热源的电热法。根据反应器的不同，直接还逡逑原工艺还可分为竖炉法、罐式法、回转窑法、转底炉法、流化床法等％，５１］。逡逑目前较为成熟的直接还原工艺如图２．２所示。逡逑＜ＭＩＤＲＥＸ逡逑ＨＹＬ－ＺＲ逡逑：：逡逑广＼逡逑Ｉ逦＼逦ｙ邋ＦＩＮＭＥＴ逡逑／逦＼流化氐〈逡逑／逦＼邋ＣＩＲＣＯＲＥＤ逡逑立接还原丨逡逑＼逦ｙ邋ＳＬ－ＲＮ逡逑＼逦Ｉ逦＜逡逑＼逦／逦＾邋ＤＲＣ逡逑＇邋煤么邋ｅ—邋转成妒邋逦７．ＶＳＴＭＥＴ逡逑图２．２直接还原工艺逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｄｉｒｅｃｔ邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２．３．１气基直接还原工艺逡逑气基法以ＣＯ及出为还原剂，在流化床或者竖炉内还原铁矿石。气基法具逡逑有技术成熟、产量大、自动化程度高等优势，是国际上最主流的直接还原铁逡逑生产工艺，主要有Ｍｉｄｒｅｘ法和ＨＹＬ法两类。２００７年以来的数据显示，气基直逡逑－１６－逡逑

【参考文献】