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《中南大学》 2010年
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铬铁矿固态还原的基础及其强化技术研究

李建臣  
【摘要】: 为了合理、高效地利用铬铁矿粉矿,并为冶炼铬铁提供优质炉料,本文采用热重分析、光学显微镜分析、扫描电镜分析、X-射线粉晶衍射分析、化学物相分析等分析测试方法,研究了铬铁矿固态还原的行为以及强化铬铁矿固态还原的技术和机理,获得了以下结论: 1)铬铁矿固态还原行为 (1)热力学分析显示,还原温度低于1200℃时,铬铁矿还原产物主要是Fe和Cr7C3;高于1200℃时,还原产物主要是(Cr,Fe)7C3,还原初期生成的Fe最终转变成(Cr,Fe)7C3;高于1300℃时,出现(Cr,Fe)固溶体,镁橄榄石等脉石开始明显析出。 (2)动力学研究表明,还原失重率主要取决于物料被加热到的温度;且还原反应近似为一级反应。动力学模型为: 1n[-1n(1-f)/T2p]=1n[AE(1-2RTp/E)/HR]-E/RTp。 (3)碳还原铬铁矿的整个过程以借助碳气化反应的间接还原为主导。 2)强化铬铁矿固态还原的研究 (1)还原工艺试验结果表明,金属化指标随温度升高而增加,且趋势在1200℃~1350℃之间更明显;温度对铬金属化率的影响远比对铁的大。铁还原速度较快,故延长还原时间对铬的还原更有利。内配焦量对铬的还原影响较大,1200℃~1300℃时更显著;当内配比IC/O=1.2时,各金属化指标均达到较大增幅。还原剂的类型会对还原效果产生一定影响;1150℃和1200℃时,无烟煤的适宜配比分别是1.2和1.4,但受铬还原速度的制约,整个还原过程仍需4h和3h。 (2)添加剂强化还原的性能 无内配碳时,添加剂对铁、铬金属化率的影响程度分别为:1300℃时,T3T2T5T4T1.T2T3T1T5T4;1200℃时,T3T2T5T4、T3T4T2T5、T2、T3组成的复合添加剂对强化铬铁矿还原反应的作用更大。 内配碳时,添加剂的催化能力分别为:1150℃时,T5T3T4其它添加剂;1200℃~1250℃时,T3T4T7T5T6T2T8T9;1300℃时,T3T4T6T5T7T2T8T9。T3、T4、G、T1、F粘结剂组成的复合添加剂对强化铬铁矿还原反应的作用更大。 (3)强化铬铁矿固态还原的机理研究 显微结构显示,随还原温度、还原时间和内配碳量的增加,预还原球团中金属铬铁由星点状或少量片状长大为大量片状;镁橄榄石等脉石矿物开始析出、聚结在一起。含添加剂铬铁矿的还原产品内部金属晶粒聚结为稠密、均匀、较大的片状。 XRD图谱分析表明,1150℃时,Fe3O4相已消失;1250℃时,(Mg,Fe)Cr2O4相消失;1300℃时,出现(Cr,Fe)固溶体,并随温度升高而增加;镁橄榄石开始大量出现。还原温度1400℃、无内配碳时,出现(Cr,Fe)相,并有(Cr,Fe)7C3相,但两者总量较小。含添加剂铬铁矿还原产品的XRD图谱中原矿峰的减弱以及还原产物峰的增强,从矿物组成上证明了其还原效果优于未添加的。 添加剂强化含煤铬铁矿固态还原的作用包括促进挥发份的析出和碳的还原作用、加速铬铁矿还原过程的扩散反应。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TF641

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【参考文献】
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