转底炉处理高铝铁矿石的可行性,冶金工程论文

  原标题:高铝铁矿含碳球团直接还原的研究    摘要:用高铝铁矿粉配加煤粉造球,在实验室条件下,通过改变还原温度和碳氧比研究了含碳球团的还原,对还原后的球团进行化学分析以及X-射线衍射(XRD)检测。

结果表明:试样在石墨坩埚中恒温还原4h,还原完毕后立即取出通入惰性气体冷却,在还原温度为1200℃、碳氧比为时金属化率较高,达到%,在此条件下,铁、铝分离效果较好。 同时从工业应用角度分析了转底炉处理高铝铁矿石的可行性。

    关键词:高铝铁矿;含碳球团;金属化率;铁铝分离。     在澳大利亚、东南亚国家以及我国多省有丰富的高铝铁矿石储备,这类资源利用的关键是实现铁与铝、硅的高效分离[1-3].针对这类资源,可供考虑的工艺方案有先选后冶、先铝后铁及先铁后铝,这些方案很早就被人提出以便于合理地对该类资源进行综合利用。

但这3种工艺方案均存在一定技术问题,致使其真正付诸实践所取得的效果很不理想。

近年来,中南大学李光辉等[4-5]在高铝铁矿石铝铁分离方面做了一定研究,其中钠盐焙烧-浸出法以及钠化还原-磁选法均取得了较好的铝铁分离效果,但这些工艺需要大量的钠盐,环境负荷大,后处理成本高,尚未应用于工业生产。

张作良[6-8]之前针对该矿进行了气基预还原处理,由于温度较低(850~1050℃),所取得的还原度较低,铁铝分离效果不明显。

    随着资源循环利用、环境保护问题以及市场的需要,转底炉直接还原铁逐步受到国内及国际钢铁界的关注,并向钢铁生产主流程迈进[9].转底炉具有还原温度高、加热时间短、炉料与炉底相对静止等特点[10],特别是其对原燃料和还原剂的要求比较灵活,可以考虑将其应用于处理高铝铁矿石含碳球团。 本文在这一设想下,结合实验室条件进行高铝铁矿石含碳球团的直接还原研究,为其应用于转底炉工艺处理打下基础。     1试验    原料性质    试验所用原料为广西高铝铁矿石,其主要化学成分见表1.该矿石铁品位较低,仅为%,脉石成分主要是Al2O3和SiO2,其质量分数分别为%和%,其它有害杂质等含量均较低。         采用X射线衍射技术研究该矿的矿物组成,结果如图1所示。 XRD结果表明,矿石中铁矿物以针铁矿和赤铁矿为主,铝矿物主要以三水铝石形式存在。

        试验所用煤粉也由广西提供,该煤固定碳质量分数为%,挥发分质量分数为%,灰分质量分数为%.    研究方法    试验流程包括造球、干燥和还原焙烧3个环节。 2种原料均磨至一定粒度,按照一定比例充分混匀后使用圆盘造球机造球。

矿粉和煤粉的比例按煤中的固定碳含量与矿中和铁结合的所有氧量的物质的量比确定,碳氧物质的量比分别为,,,造好的含碳球团置入恒温干燥箱于150℃下干燥24h待用。 然后取一定量干燥后的球团放入位于管式炉恒温区支架上的刚玉坩埚,升温还原,还原温度分别为1000,1100,1200,1300℃,达到设定温度后恒温6h,还原完毕后试样随炉冷却至室温,全程通入2L/min的高纯氮气。

试验完毕后将球团磨细后用于化学分析。

    2结果与分析  。