微波加热钒钛磁铁精矿制备天然微合金铁粉新技术研究

论文摘要

本文简述了粉末冶金的技术特点、铁粉的制备方法和国内外生产情况,针对目前在固体碳还原法制取铁粉的工艺中,一次还原时间较长的问题,提出了在一次还原过程中采用微波辐射加热,并且在制备复合球团时辅以促进铁晶粒长大和促进碳气化反应的新型添加剂来制备天然微合金铁粉的新技术。本文的主要研究内容和结果如下：完成了复合球团制备试验,结果表明,采用水玻璃作为复合球团的粘结剂是可行的,得到了制备工艺参数为：水玻璃用量为钒钛磁铁精矿质量的8%、复合球团直径15mm左右、干燥温度150℃、干燥时间35min。系统地进行了一次还原试验研究,获得了微波加热钒钛磁铁精矿复合球团的一次还原工艺条件为：还原剂种类为焦炭、内配碳质量为钒钛磁铁精矿的15%、外配碳质量为钒钛磁铁精矿的40%、还原温度为1200-1250℃、还原时间为90min、原料粒度为-75μm占80%、添加剂D用量为钒钛磁铁精矿的5%、添加剂E用量为钒钛磁铁精矿的3%。对复合球团经一次还原后磨选进行了研究,到了合理的工艺条件,即一段球磨工艺操作参数为：-75μm占65%；二段球磨工艺操作参数为：-75μm占55%;磁选工艺操作参数为：2000 Oe。此外,进行了常规加热氢还原试验,得到了二次还原工艺条件,即氢气流量6L/min、还原温度820℃和还原时间180min。对产品分别采用EMPA—1600型电子探针和XRF进行表征,EMPA—1600型电子探针表征表明,铁粉颗粒具有疏松多孔,表面发达的海绵体；XRF表征结果表明,不仅产品铁粉的纯度高,而且还含有微量的Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、W、Ga、Rh等合金元素。由于复合球团经磨选后的尾矿含有一定量的钛,为了综合利用尾矿,进行浸取试验,以提高尾矿中钛的品位.试验条件为：采用20%的硫酸浸取,温度为90℃,时间为120min,然后通过洗涤过滤,其渣为产品,所获得的产品中钛的品位达到50.05%,为尾矿的综合利用提供了一条新途径。为了证明在一次还原过程中,采用微波加热可以缩短还原时间,为此进行了在一次还原过程中采用常规加热对比试验。一次还原采用常规加热时,其它还原条件与微波还原相同。试验结果表明,常规加热还原需要180min才能达到微波加热90min的还原效果。可见,在合适的还原制度下,微波加热较常规加热可缩短一半的还原时间,说明采用微波加热可以明显提高金属氧化物的碳热还原速率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 铁粉的制备技术及国内外生产情况分析
• 1.1.1 还原法
• 1.1.2 雾化法
• 1.1.3 机械粉碎法
• 1.1.4 羰基法
• 1.1.5 电解法
• 1.1.6 国内外铁粉生产情况分析
• 1.2 固体碳还原法制备铁粉过程中的影响因素
• 1.2.1 原料的影响
• 1.2.2 还原剂的影响
• 1.2.3 一次还原的影响
• 1.2.4 还原终点及海绵铁氧化控制的影响
• 1.2.5 海绵铁破碎的影响
• 1.2.6 二次还原的影响
• 1.3 国内外钒钛铁精矿制取还原铁粉的工艺现状
• 1.3.1 隧道窑还原—磨选法
• 1.3.2 回转窑还原—磨选法
• 1.4 本论文的研究意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 微波加热在碳热还原中的应用
• 2.1 微波加热技术
• 2.1.1 微波加热的特点
• 2.1.2 微波加热的基本原理
• 2.1.3 微波加热的能量传输方程
• 2.2 微波加热在碳热还原中的应用
• 2.2.1 铁矿石的微波碳热还原
• 2.2.2 钛铁矿的微波碳热还原
• 2.2.3 软锰矿的微波碳热还原
• 2.2.4 微波加热筑炉料制取还原铁粉
• 2.3 本章小结
• 第三章 固体碳还原各级氧化铁的热力学基础
• 3.1 固体碳还原氧化铁的过程
• 3.2 还原过程分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 钒钛铁精矿制备天然微合金铁粉
• 4.1 试验方法
• 4.1.1 原料
• 4.1.2 工艺流程
• 4.1.3 设备装置
• 4.2 复合球团的制备
• 4.3 初级铁粉的影响因素
• 4.3.1 原料粒度的影响
• 4.3.2 还原剂种类的影响
• 4.3.3 还原温度的影响
• 4.3.4 还原时间的影响
• 4.3.5 添加剂的影响
• 4.3.5.1 添加剂A用量的影响
• 4.3.5.2 添加剂B用量的影响
• 4.3.5.3 添加剂C用量的影响
• 4.3.5.4 添加剂D用量的影响
• 4.3.5.5 添加剂E用量的影响
• 4.3.5.6 内配碳用量的影响
• 4.3.6 采用常规加热一次还原的对比试验
• 4.4 扩大试验
• 4.5 二次还原试验
• 4.6 尾矿钛的综合利用试验
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录