温度对铌精矿配碳球团铁和铌选择性还原的影响
发布时间：2021-08-09 05:36
探索铌精矿选择性还原可行性,研究温度对铌精矿配碳球团铁和铌选择性还原的影响,以及含铁物相和含铌物相在还原过程中的赋存状态。结果表明,随着铌精矿还原温度的提高,铁矿物的还原金属化率也随之提高,当反应温度为1 050℃时,可有效将铌精矿中赤铁矿还原为金属铁,但还原产物中尚存一定量铁橄榄石,造成还原金属化率仅76.16%。铌精矿配碳球团内部还原气氛CO含量处于72.4%附近,远未达到碳气化理论平衡时的99%。还原过程中铌矿物仍为含氧物态,有利于后续铌铁分离,可实现铌精矿中铁和铌选择性还原的工艺期望。
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
铌精矿XRD图谱及SEM/EDS图谱
根据前人对含铁矿物和微量组分相似原料的还原研究成果,以及课题组先期的探索性实验结果,铌精矿的还原温度不应当高于1 050 ℃,且还原时间为6 500 s时还原达到平台期。因此,实验中将配碳球团放入900、950、1 000、1 050 ℃氩气气氛炉内还原,6 500 s后迅速取出用氩气吹冷至室温,取样分析计算金属化率,结果见图2。从图2中可以看出,在不同温度下进行碳热还原后,铌精矿的金属化率随着温度的升高而明显增加,在1 050 ℃下金属化率仅为76.16%,这与张波[1]和杜亚星等[7]研究的温度对含铌铁精矿配碳还原的影响趋势是一致的。铁精矿球团的金属化率一般在90%以上[7],对比可见本实验中的铌精矿还原性很差。此外,杜亚星等[7]的研究结果显示铌精矿的最高金属化率出现在1 100 ℃,与本实验研究结果不一致,这可能是由于实验原料存在差异。
从图4中可以看出,在低温下还原的金属铁主要弥散分布于矿粒边缘,随着温度的升高,矿粒中的金属铁逐渐增多,说明这是气相CO从矿粒外部逐渐向内还原的过程,而碳与矿粒间反应仅仅起到启动还原反应的作用[7,14]。此外,从图4中还可看出,1 050 ℃还原产物中存在磁铁矿,这主要是因为铁氧化物是被CO分级还原的,当冷却速度较慢时,还原产物中残留的FeOx会分解为Fe3O4和Fe。同时,还原产物中还存在Fe2SiO4(铁橄榄石),根据热力学分析结果,CO还原FeOx和Fe2SiO4所需的最低CO含量是不同的,即CO含量分别是72.4%和87.5%,如图5所示。1 050 ℃还原产物中同时存在Fe和FeOx,分析认为球团内的CO含量应该在72.4%附近,不会达到87.5%,这与储满生等[18]的研究结果——含碳球团还原尾气中CO的比例约为2/3是基本一致的。因此,后续研究可通过增加配碳量增强还原气氛。图4 不同还原温度下铌精矿还原产物的SEM/EDS图谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]钒钛铁精矿煤基直接还原试验研究[J]. 李军,吴恩辉,侯静,黄平. 矿产综合利用. 2018(06)
[2]白云鄂博铁精矿配碳球团还原特性研究[J]. 丁胜利,赵增武,盖少群,康毅,乔国平,韩春良. 钢铁钒钛. 2018(02)
[3]含铌铁精矿含碳球团还原过程中微观结构变化研究[J]. 杜亚星,王广,王静松,薛庆国. 武汉科技大学学报. 2017(05)
[4]白云鄂博矿含碳球团直接还原过程的实验及数值模拟研究[J]. 潘刚,王子杰,李义科,赵增武,丁胜利,武文斐. 烧结球团. 2016(04)
[5]包头含铌铁精矿选择性还原试验[J]. 刘玉宝,王静松,张先恒,赵二雄,薛庆国,佘雪峰. 钢铁. 2016(05)
[6]含碳球团直接还原熔分机理[J]. 宁晓宇,薛庆国,王广,丁闪,佘雪峰,王静松. 北京科技大学学报. 2014(09)
[7]直接还原-渣金熔分法富集白云鄂博主东矿铁精矿粉中的稀土[J]. 姜银举,赵增武,董小明,安文虎. 稀土. 2014(03)
[8]金属化率与还原度关系的探讨及应用[J]. 刘玉宝,曹永存,李明,张先恒,赵二雄. 铁合金. 2014(02)
[9]从低品位稀土铌铁粗精矿中分离回收铁和稀有金属的新工艺[J]. 李翔,刘勇,李光辉,刘牡丹,刘珍珍. 材料研究与应用. 2014(01)
[10]钒钛磁铁矿含碳球团的还原机制[J]. 曹明明,张建良,邢相栋,王春龙,白亚楠,文永才. 钢铁. 2012(08)
博士论文
[1]含铌尾矿综合利用工艺的基础研究[D]. 张波.东北大学 2012
本文编号：3331475
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
铌精矿XRD图谱及SEM/EDS图谱
根据前人对含铁矿物和微量组分相似原料的还原研究成果,以及课题组先期的探索性实验结果,铌精矿的还原温度不应当高于1 050 ℃,且还原时间为6 500 s时还原达到平台期。因此,实验中将配碳球团放入900、950、1 000、1 050 ℃氩气气氛炉内还原,6 500 s后迅速取出用氩气吹冷至室温,取样分析计算金属化率,结果见图2。从图2中可以看出,在不同温度下进行碳热还原后,铌精矿的金属化率随着温度的升高而明显增加,在1 050 ℃下金属化率仅为76.16%,这与张波[1]和杜亚星等[7]研究的温度对含铌铁精矿配碳还原的影响趋势是一致的。铁精矿球团的金属化率一般在90%以上[7],对比可见本实验中的铌精矿还原性很差。此外,杜亚星等[7]的研究结果显示铌精矿的最高金属化率出现在1 100 ℃,与本实验研究结果不一致,这可能是由于实验原料存在差异。
从图4中可以看出,在低温下还原的金属铁主要弥散分布于矿粒边缘,随着温度的升高,矿粒中的金属铁逐渐增多,说明这是气相CO从矿粒外部逐渐向内还原的过程,而碳与矿粒间反应仅仅起到启动还原反应的作用[7,14]。此外,从图4中还可看出,1 050 ℃还原产物中存在磁铁矿,这主要是因为铁氧化物是被CO分级还原的,当冷却速度较慢时,还原产物中残留的FeOx会分解为Fe3O4和Fe。同时,还原产物中还存在Fe2SiO4(铁橄榄石),根据热力学分析结果,CO还原FeOx和Fe2SiO4所需的最低CO含量是不同的,即CO含量分别是72.4%和87.5%,如图5所示。1 050 ℃还原产物中同时存在Fe和FeOx,分析认为球团内的CO含量应该在72.4%附近,不会达到87.5%,这与储满生等[18]的研究结果——含碳球团还原尾气中CO的比例约为2/3是基本一致的。因此,后续研究可通过增加配碳量增强还原气氛。图4 不同还原温度下铌精矿还原产物的SEM/EDS图谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]钒钛铁精矿煤基直接还原试验研究[J]. 李军,吴恩辉,侯静,黄平. 矿产综合利用. 2018(06)
[2]白云鄂博铁精矿配碳球团还原特性研究[J]. 丁胜利,赵增武,盖少群,康毅,乔国平,韩春良. 钢铁钒钛. 2018(02)
[3]含铌铁精矿含碳球团还原过程中微观结构变化研究[J]. 杜亚星,王广,王静松,薛庆国. 武汉科技大学学报. 2017(05)
[4]白云鄂博矿含碳球团直接还原过程的实验及数值模拟研究[J]. 潘刚,王子杰,李义科,赵增武,丁胜利,武文斐. 烧结球团. 2016(04)
[5]包头含铌铁精矿选择性还原试验[J]. 刘玉宝,王静松,张先恒,赵二雄,薛庆国,佘雪峰. 钢铁. 2016(05)
[6]含碳球团直接还原熔分机理[J]. 宁晓宇,薛庆国,王广,丁闪,佘雪峰,王静松. 北京科技大学学报. 2014(09)
[7]直接还原-渣金熔分法富集白云鄂博主东矿铁精矿粉中的稀土[J]. 姜银举,赵增武,董小明,安文虎. 稀土. 2014(03)
[8]金属化率与还原度关系的探讨及应用[J]. 刘玉宝,曹永存,李明,张先恒,赵二雄. 铁合金. 2014(02)
[9]从低品位稀土铌铁粗精矿中分离回收铁和稀有金属的新工艺[J]. 李翔,刘勇,李光辉,刘牡丹,刘珍珍. 材料研究与应用. 2014(01)
[10]钒钛磁铁矿含碳球团的还原机制[J]. 曹明明,张建良,邢相栋,王春龙,白亚楠,文永才. 钢铁. 2012(08)
博士论文
[1]含铌尾矿综合利用工艺的基础研究[D]. 张波.东北大学 2012
本文编号：3331475
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3331475.html
