首頁 >> 文獻頻道 >> 會議報告 >> 正文
鐵礦資源集約化高效利用 共性創新技術
2018-11-14
鐵礦資源集約化高效利用共性創新技術——東北大學韓躍新專家報告
2 018 第九屆中國刺激窩在線視頻科技大會 鐵礦資源集約化高效利用 共性創新技術 東北大學資源與土木工程學院 2 011鋼鐵共性技術協同創新中心 東北大學 韓躍新 河北·石家莊 2018-08-9 匯報提綱 一、鐵礦資源可選性的四個層面問題 二、易選鐵礦石優質優用技術 三、難選鐵礦石常規選礦技術 四、難選鐵礦石磁化焙燒技術 五、鐵礦石深度還原短流程熔煉技術 一、 鐵礦資源可選性的四個層面問題 鐵礦資源是鋼鐵工業最為重要的原材料,是社會發展的重要物質基礎。 3 % 我國鐵礦資源儲量豐富,但整體呈品位低、嵌布 粒度細、礦物組成復雜的特點,需經選礦才可獲 得有效利用。 9 7%鐵礦 需要選別 我國查明鐵礦儲量850億噸,其中復雜難選鐵礦石超過200億噸。菱鐵礦、 褐鐵礦、微細粒礦、鮞狀赤鐵礦屬典型的劣質鐵礦資源,亟需研發新技術 與裝備以實現我國鐵礦石的高效開發與利用。 一、鐵礦資源可選性的四個層面問題 層面一:易選的磁鐵礦石 優質優用,劣質能用 針對我國鐵礦資源稟賦差、利用 率低、產品結構單一的現狀,提 出了鐵礦資源“優質優用、劣質 能用”的發展戰略。 層面二:磁、赤鐵礦混合鐵礦石 層面三:磁化焙燒后可選鐵礦石 以期依靠技術創新驅動鐵礦產業 結構調整,為我國鐵礦資源的高 效、綠色、可持續發展提供參考。 層面四:磁化焙燒后不可選鐵礦石 鐵礦資源利用解決方案及發展戰略 鐵礦選礦由易到難四個層面問題 磁鐵礦 赤鐵礦 菱鐵礦 褐鐵礦 微細粒鐵礦 匯報提綱 一、鐵礦資源可選性四個層面問題 二、易選鐵礦石優質優用技術 三、難選鐵礦石常規選礦技術 四、難選鐵礦石磁化焙燒技術 五、鐵礦石深度還原短流程熔煉技術 二、易選鐵礦石優質優用技術 —— 超級鐵精礦的分類及應用 高純鐵精礦:TFe品位70%以上,酸不溶物 含量2%以下,為直接還原提供原料; 超純鐵精礦:指含鐵品位高于71.5%,酸不 溶物含量小于0.2%的鐵精礦。主要作為生產 粉末冶金鐵粉、磁性材料的原料。 適宜生產超級鐵精礦的鐵礦石以粗 粒結晶的磁鐵石英巖為主; 主要分布于遼寧朝陽、本溪、遼陽, 安徽霍邱,山東、山西、河北等地。 2.1 基于工藝礦物學的超級鐵精礦制備判據 鐵精粉中脈石礦物與鐵礦物3種典型連生體結合類型: ( 1) (2) (3) 鐵精礦中連生體結合類型可超分級為鐵精以礦下制3種備評:價體系 . 毗連磁型鐵礦:連磁生鐵體特礦征與礦非物金學屬特性礦物連生邊界平直,邊界線呈線性彎曲狀。 超純鐵精礦 超級鐵精礦種類 高純鐵精礦 . 包裹毗型連:型磁>鐵70礦% 以包裹體形-式0.0嵌10鑲m于m含非量金<屬10礦%物中,其易于中制磁備鐵礦包裹體易于粒制徑備大于 1 2 結晶粒度特征 細粒包裹型>30% 0μm屬細粒包裹,小于10μ-0m.01為0m微m細含包量裹<2。0% 1 較易制備 可制備 微細包裹+反包裹型<15% 3 . 反包反裹包型裹型:>磁40鐵%礦中包裹微-細0.0粒10的m非m含金量屬>礦20物%的連生類可型制,備 這種類型連不可生制體備中的 脈石微細礦包物裹因型粒>3徑0%細小,難以-從0.0鐵10礦m物m含中量解>離30出%來,影響可鐵制精備 礦的品位。不可制備 一種普通鐵精礦制備超級鐵精礦可行性的判定方法—— CN201710404389.X 2.2 鐵礦物與脈石礦物高效窄級別解離技術 圖2.1 相同磨礦細度下產品細度對比 系統開展了鐵精礦再磨技術及理論研究。通過系統 實驗并利用CFD軟件對攪拌磨磨腔內的流場進行模擬計 算,開發了新型攪拌磨窄級別磨礦技術及工業裝備,實 現了鐵礦物與脈石礦物的高效解離。 2.3 復合力場作用的新型磁重聯合精選技術 通過研究礦物顆粒在磁力場、重力場、 流體力場中的受力情況和運動狀態,建立礦 物顆粒在復合力場中的運動軌跡方程,據此 設計出包含三種力場的新型磁選設備,并對 其選別工藝進行優化。 技術 研究 設備 開發 復合力場的分選有利于剔除脈石顆粒, 確保超級鐵精礦的品位。 圖2.2 復合力場磁選裝備示意圖 2.4 常溫綠色高效提質新型反浮選脫硅藥劑 浮選脫硅是超級鐵精礦制備關鍵的環節,是超級鐵精礦產品質量穩定性 的可靠保證。 礦物顆粒表面懸鍵 藥劑分子作用基團 藥劑分子與礦物表面的作用規律 設計新型藥劑的分子結構 圖2.3 磁鐵礦與石英晶體結構模型 結合浮選性能對分子結構進行優化 綠色新型浮選脫硅藥劑 圖2.4設計藥劑與磁鐵礦與石英作用模型 新型反浮選脫硅藥劑研發路線圖 2.4 常溫綠色高效提質新型反浮選脫硅藥劑 用于粉末冶金原料的超級鐵精礦不僅 要求TFe品位高于71.50%,還要求二氧化硅 及其他雜質含量小于0.20%,二氧化硅及其 他雜質含量控制是關鍵技術點,通過開展鐵 礦石常溫高效脫硅浮選藥劑研究,設計開發 了多用新型鐵礦用捕收劑藥劑。 圖2.5 自主合成開發的鐵礦反浮選捕收劑 100 100 80 80 ( -0.038mm) 6 0 60 40 20 0 ( -0.074mm) DBA-1 DBA-2 DMA-1 DMA-2 DJW-1 DJW-2 DBA-1 DBA-2 DMA-1 DMA-2 DJW-1 DJW-2 40 20 0 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 pH pH 圖2.6 新藥劑對鐵礦物浮選回收率的影響 圖2.7 六種捕收劑在18℃下對石英回收率的比較 2.5 超級鐵精礦綠色高效制備工業化生產 建成10萬t/a超級鐵精礦綠色制備示范工程 工業化生產線車間 磨礦分級系統 電磁精選系統 浮選脫硅系統 精礦過濾系統 超級鐵精礦產品 圖2.8 超級鐵精礦與潔凈鋼基料短流程綠色制備關鍵技術工業化生產線 2.5 超級鐵精礦綠色高效制備工業化生產 在TFe品位65.27%鐵精礦經兩段一 閉路攪拌磨磨礦、兩段電磁精選、 一段磁選、一粗一精浮選流程,可 獲得TFe品位71.87%、回收率為 3 8.77%的超純鐵精礦;TFe品位為 0.21%、回收率為54.31%的高純 7 鐵精礦,總回收率達93.08%。 超純鐵精礦 高純鐵精礦 圖2.9 工業試驗數質量流程圖 匯報提綱 一、鐵礦資源可選性的四個層面問題 二、易選鐵礦石優質優用技術 三、難選鐵礦石常規選礦技術 四、難選鐵礦石磁化焙燒技術 五、鐵礦石深度還原短流程熔煉技術 3 .1 弱磁-強磁-陰離子反浮選技術 近年來,我國難選鐵礦石,特別是鞍山式磁赤混合鐵礦石的 選礦技術研究取得了長足的進展,其經典流程為弱磁-強磁-陰離 子反浮選提鐵降硅技術。 鞍山式含鐵石英巖,其中主要鐵礦物為赤鐵礦、磁鐵礦,個 別礦體礦石中還含有褐鐵礦、菱鐵礦,脈石礦物主要為石英。 赤鐵礦 磁鐵礦 菱鐵礦 褐鐵礦 石英 白云石 3.1 弱磁-強磁-陰離子反浮選技術 目前鞍鋼齊大山選礦廠、齊大山鐵礦選礦 分廠、鞍千選礦廠、關寶山選礦廠、河北鋼鐵 司家營鐵礦選廠、太鋼袁家村鐵礦選礦廠等均 采用弱磁-強磁-陰離子反浮選技術,該技術具 有適應性強,技術指標穩定等特點。 弱磁-強磁-陰離子反浮選技術多采用重選在磨礦后選出部分粗粒精 礦,用中強磁選拋除部分尾礦,細粒部分利用高梯度強磁選進一步拋尾 和脫泥,陰離子反浮選對粒級較細、鐵品位相對高的弱磁、強磁混合精 礦選別特別有效,兩者的優勢互補,利用礦石的不均勻嵌布特性,實現 早收早丟、窄級別分選,提高了選礦指標。 3.1 弱磁-強磁-陰離子反浮選技術 弱磁選-高梯度強磁選與陰離子反浮選的 聯合使用實現了工藝流程的最佳組合。磁選 可拋掉原生礦泥和次生礦泥,為陰離子反浮 選創造良好的工藝條件;陰離子反浮選對礦 泥適應性強、分選效果好,操作穩定。 圖3.1 齊大山鐵礦選礦分廠階段磨礦、粗細分選, 重選-磁選-陰離子反浮選生產工藝流程 齊大山鐵礦選礦分廠技術改造完成后,采用階段磨礦、粗細分選,重選-磁選-陰 離子反浮選流程處理礦石,可獲得精礦TFe品位67.60%,尾礦TFe品位9.74%,鐵回 收率82.73%的分選指標。 3.2 含碳酸鹽鐵礦石分步浮選技術 鞍山地區含碳酸鹽赤鐵礦石主要分布在東鞍山、小孤山、眼前山和黑石砬 子等,總儲量超過10億噸,其中以東鞍山鐵礦儲量最大,約5億噸。生產實踐 表明,東鞍山含碳酸鹽赤鐵礦石的浮選難度極大,隨著碳酸鐵含量的增加,浮 選指標呈下降趨勢,原礦碳酸鐵含量超過4%時,生產上無法實現浮選分離。 東北大學與鞍鋼集團刺激窩在線視頻淫蕩熟女聯 合,針對“鞍山式含碳酸鹽赤鐵礦石 高效浮選技術”開展了系統的研究與 開發工作,創造性地提出了含碳酸鹽 鐵礦石分步浮選技術,并取得良好分 選效果。 3.2 含碳酸鹽鐵礦石分步浮選技術 —— 菱鐵礦在浮選體系對分選指標的影響 菱鐵礦的存在對鐵礦物 的浮選分離效果有很大 的影響。隨著菱鐵礦的 比例增大,精礦的品位 和回收率迅速下降。 3.2 含碳酸鹽鐵礦石分步浮選技術 —— 菱鐵礦與其他礦物間的作用能理論數學模型 礦物種類 礦物間作用能數學模型 κH 20102 微細粒菱鐵 礦與石英 AR +πε R VD = 6 2 2 1+ e 1 e κH ( +02 ) 2 ×ln κH + ln ( 1 e ) a 01 2 H 01 +02 κH 微細粒菱鐵 礦與赤鐵礦 κH ) V = AR + πεa R ( 2 2 20102 2 ×ln1+ e +02 ) κH + ln ( 1 e D 01 2 12H 2 01 +02 1 e 微細粒菱鐵 礦之間 AR VD = 1 2H 2 κH + 2πεa R0 ln ( 1+ e ) 3.2 含碳酸鹽鐵礦石分步浮選技術 —— 分步浮選技術提出的理論基礎 圖3.2 淀粉與組合調整劑作用下的礦物可浮性 第一步“正浮選“選出菱鐵礦 第二步 反浮選赤鐵礦與石英分離 第1步:在中性條件下,淀粉為抑制 劑,菱鐵礦和鐵白云石可; 第2步:堿性條件下,用Ca2+活化石 英,浮選石英。 圖3.3 “分步浮選”原則流程 3.2 含碳酸鹽鐵礦石分步浮選技術 —— 分步浮選技術應用現場及獲獎情況 鞍山式含碳酸鹽赤鐵礦石高效浮選 技術研究 2 011 遼寧省科技進步一等獎 2 012 冶金刺激窩在線視頻免費視頻科學技術一等獎 匯報提綱 一、鐵礦資源可選性的四個層面問題 二、易選鐵礦石優質優用技術 三、難選鐵礦石常規選礦技術 四、難選鐵礦石磁化焙燒技術 五、鐵礦石深度還原短流程熔煉技術 4.1 難選鐵礦石懸浮磁化焙燒技術簡介 針對復雜難選鐵礦石的開發利用難題,東北大學率先提出 了“預富集—懸浮磁化焙燒—磁選(PSRM)”新技術,并成 功開發了懸浮焙燒近工業化裝備與高效分選系統。目前已經完 成了多種復雜難選鐵礦石懸浮磁化焙燒的研究工作,形成了懸 浮磁化焙燒技術與裝備體系。 預氧化(加熱) 蓄熱還原 Fe2O3 Fe3O4 再 氧 化 赤(褐)鐵礦、菱鐵礦等 2 Fe 、Fe ·nH O 2 O 3、 FeCO 3 2 O 3 熱量回收 Fe3O4 γ-Fe2O3 磁選 磁選精礦 懸浮磁化焙燒—磁選過程基本原理示意圖 4.1 難選鐵礦石懸浮磁化焙燒技術簡介 除塵器 料倉 礦石粉料(<1.0mm)在氣力 旋 風 預 熱 分 離 筒 螺旋喂料機 輸送作用下呈懸浮態流動、加熱, 同時礦石中菱鐵礦和褐鐵礦完成分 解或氧化,加熱后礦石粉料在重力 作用下進入還原腔與常溫還原氣體 接觸,并利用自身儲蓄熱量使鐵礦 物還原為磁鐵礦; 失重秤 懸 浮 加 熱 爐 氣固分離器 流動密封閥 集塵器 反應器 N 2 燃 燒 器 CO+N 2 液化氣 羅茨風機 球磨 冷卻器 還原焙燒后礦粉在風力作用下 進入冷卻腔,并控制冷卻環境使部 分Fe3O4轉化為γ-Fe2O3,以回收該 過程的顯熱和潛熱,實現能量的高 效循環利用。 磁極 筒式磁選機 非磁性脈石 磁性鐵精礦 焙燒礦 懸浮磁化焙燒—磁選工藝原則示意圖 4.1 難選鐵礦石懸浮磁化焙燒技術簡介 懸浮焙燒技術發展歷程 懸浮焙燒工業化 間歇式懸浮焙燒爐 連續懸浮焙燒系統 2 006—2010 2011—2015 2016—至今 小試階段 中試階段 工業化階段 基礎研究-小試突破-中試驗證-工程示范 4.1 難選鐵礦石懸浮磁化焙燒技術簡介 —— 懸浮焙燒爐更新換代 懸浮焙燒系統1.0 懸浮焙燒系統2.0 懸浮焙燒系統3.0 4.2 懸浮磁化焙燒技術相關基礎研究 — — 懸浮焙燒過程礦石微觀結構演變 α(b=) 50% α(a)=10% Magnetite Hematite Magnetite 顆粒邊界 1 00 μm 100 μm α(c=) 100% Magnetite (d) Pore Magnetite Crack 1 00 μm 20 μm 圖4.1 不同焙燒階段物料的SEM微觀結構 赤鐵礦顆粒轉化為磁鐵礦,針狀結構進一步增多, 并聚集形成蜂窩多孔狀的磁鐵礦。 圖4.2 赤鐵礦顆粒懸浮態磁化反應模型 4.2 懸浮磁化焙燒技術相關基礎研究 —— 懸浮焙燒過程動力學機理模型 -5.0 -5.2 -5.4 -5.6 -5.8 -6.0 (a) - 1 A=5.58s Ea=48.70kJ/mol k=5.58exp(-48700/RT) 赤鐵礦 活性區域 磁鐵礦 1.15 1.20 1.25 1.30 (b) 3 1/T (1/K)×10 舊相:赤鐵礦 舊相:赤鐵礦 舊相:赤鐵礦 活性區域 磁鐵礦 圖4.3 新相磁鐵礦形成與長大過程模型示意圖 赤鐵礦向磁鐵礦轉化過程的控制步驟為新相磁鐵礦晶核形成及生長環節 4.3 懸浮磁化焙燒技術相關基礎研究 — — 懸浮磁化焙燒過程γ-Fe2O3的生成 (a) (b) (c) 擬合線 擬合線 擬合線 磁赤鐵礦 磁鐵礦B 磁鐵礦A 磁鐵礦A 磁鐵礦B 磁赤鐵礦 磁赤鐵礦 磁鐵礦B 磁鐵礦A 3 00℃ 325℃ 350℃ -15 -10 -5 0 5 10 15 -15 -10 -5 0 5 10 15 -15 -10 -5 0 5 10 15 - 1 -1 礦 速度/mms 圖4.4 不同溫度下磁鐵 速度/mms氧化產品的穆斯堡爾譜 - 1 速度/mms 1 00 90 8 0 0 0 300 °C 325 °C 8 6 4 2 0 0 0 0 0 350 °C 6 6 0 0 0 4 3 20 0 -20 -40 -60 -80 Ms=90.5 emu/g Mr=3.3 emu/g Ms=81.8 emu/g Mr=3.3 emu/g Ms=69.5 emu/g Mr=3.3 emu/g Hc=41.6 Oe - 30 60 -20 -40 3 00℃ 3 25℃ H =34.7 Oe c 350℃ H c =33.1 Oe - -60 - 100 -90 -20000 - 20000 -10000 0 10000 20000 -10000 0 10000 20000 -80 圖4.5 不同溫度下磁場強鐵/O礦e 氧化產品的磁滯回線-20000 -10000 0 10000 20000 場強/Oe 場強/Oe 當氧化溫度為300~350℃時,磁鐵礦的氧化產物為磁赤鐵礦(γ-Fe2O3),其含量隨 著溫度的升高而逐漸增大。當氧化溫度進一步升高至375~400℃時,赤鐵礦開始形成。 4.2 懸浮磁化焙燒技術相關基礎研究 —— 懸浮焙燒爐還原腔內氣固流動特性-冷態試驗 圖4.6 流化風速對壓降影響 壓降物理模型 隨著流化風速增加,流化室底部壓強P3逐 漸減小, ΔP隨之減小 隨著給料速度增加,流化室底部壓強P3逐 漸增大, ΔP隨之增大 圖4.7 給料速度對壓降影響 4.2 懸浮磁化焙燒技術相關基礎研究 —— 懸浮焙燒爐還原腔內氣固流動特性-數值模擬 還原腔氣固流動數值模擬結 果表明,在氣固流態化初期,流 化室底部出現氣泡。在流態化中 期,氣泡合并、長大,并向上運 動。在流態化后期,氣固流動狀 態穩定。 4.3 懸浮磁化焙燒技術工程化研究進展 難選鐵礦現有工藝與懸浮磁化焙燒技術指標對比 現有工藝(%) PSRM(%) 差 值(%) 礦石 品位 回收率 品位 回收率 品位 回收率 東鞍山 鐵礦石 6 3 60~65 66.60 79.72 +3.60 +15~20 酒鋼粉礦 4 1 4~46 64~66 60.59 85.62 +14~16 +19~21 鞍鋼東部 尾礦 — — — 0~12 65.69 58.67 55.33 +55.33 酒鋼尾礦 21.52 - 57.82 91.36 +57.82 +13~15 — 酒鋼塊礦 5 9~60 76~78 60.50 --- +0.5 國外某鐵礦 +8~9 5 6 64~65 95~98 4.3 懸浮磁化焙燒技術工程化研究進展 目前,已完成國內鞍鋼刺激窩在線視頻集團、酒泉鋼鐵集團、河北鋼鐵集團、 山東鋼鐵集團、中國中鋼集團、海南刺激窩在線視頻淫蕩熟女等單位及國外阿爾及利 亞,摩洛哥,塞拉利昂等國刺激窩在線視頻免費視頻企業十余種內典型劣質鐵礦資源的預 富集-懸浮焙燒-磁選試驗,均取得了良好的焙燒效果和分選指標。 4.3 懸浮磁化焙燒技術工程化研究進展 —— 懸浮磁化焙燒進入工業化 懸浮磁化焙燒技術入選2016年世 界鋼鐵工業十大技術要聞,多年來 唯一入選的鐵礦選礦技術。 酒鋼粉礦懸浮焙燒項目一期工程投 資4.8億元,已建成年處理粉礦165 萬噸的懸浮焙燒選礦生產線。 4.3 懸浮磁化焙燒技術工程化研究進展 建成國際上首條大型 化鐵礦懸浮磁化焙燒生產線, 為難選氧化鐵礦資源高效利 用提供示范。該項目已列為 甘肅省重點建設工程。 研究團隊在酒鋼懸浮磁化焙燒爐工業生產調試現場 4.3 懸浮磁化焙燒技術工程化研究進展 懸浮磁化焙燒技術有效處理常規選礦無法不能分選的赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦、 菱鐵礦等難選鐵礦石,可盤活國內鐵礦資源100億噸以上。 酒鋼懸浮磁化焙燒(PSRM)項目投產后,據估算酒鋼集團噸鐵礦石成本預計可 降低57.98元,年降低生鐵成本3.01億元,經濟效益巨大。 鞍鋼集團2800萬t/a東部尾礦PSRM項目預計每年可回收合格鐵精礦300萬t,精 礦成本269元/噸,可年創產值20億,年創利稅12億元,經濟效益巨大。 懸浮磁化焙燒技術除具有良好的社會和經濟效益,環境效益同樣顯著。 污 染 嚴 重 的 豎 爐 環 境 友 好 懸 浮 爐 匯報提綱 一、鐵礦資源可選性的四個層面問題 二、易選鐵礦石優質優用技術 三、難選鐵礦石常規選礦技術 四、難選鐵礦石磁化焙燒技術 五、鐵礦石深度還原短流程熔煉技術 5 .1 深度還原技術簡介 深度還原 過程 深度還原 技術簡介 鐵礦物還原-鐵顆粒長大示意圖 深度還原:指將不能直接作為煉鐵原料的復雜難選鐵礦石在比磁 化焙燒更高的溫度和更強的還原氣氛下,使鐵礦石中的鐵礦物還 原為金屬鐵,并使金屬鐵生長為一定粒度鐵顆粒的過程。 5 .1 深度還原技術簡介 在國內率先 提出了復雜難選 鐵礦石的深度還 原高效分選技術, 先后獲得國家自 然科學基金重點 項目和面上項目、 科技部863項目、 科技支撐計劃項 目的資助。 深度還原鐵顆粒SEM照片 深度還原鐵顆粒粒度表征 深度還原中試線 深度還原中試試驗 5 .2 深度還原技術基礎研究進展 圖5.1 深度還原技術研究路線圖 5.2.1 深度還原鐵礦物還原熱力學基礎 圖5.2 鐵氧化物還原的平衡圖 鐵氧化物按照Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的順序逐級被還原,要得到穩定的 金屬鐵產物,還原溫度必須高于1000 K。 5.2.1 深度還原磷礦物還原熱力學基礎 Ca3(PO4)2 (s) + 5C (s) = 3CaO (s) + P2 (g) + 5CO (g) (3.1) (3.2) (3.3) (3.4) Ca3(PO4)2 (s) + 3SiO2 (s) + 5C (s) = 3(CaO·SiO2) (s) + P2 (g) + 5CO (g) Ca3(PO4)2 (s) + 2SiO2 (s) + 5C (s) = 3CaO·2SiO2 (s) + P2 (g) + 5CO (g) 2 Ca3(PO4)2 (s) + 3SiO2 (s) + 10C (s) = 3(2CaO·SiO2) (s) + 2P2 (g) + 10CO (g) 圖5.3 反應 (3.1)~(3.4)的ΔGθ與溫度的關系 5.2.2 深度還原過程等溫動力學研究 等 溫 動 力 學 模 型 5.2.2 深度還原過程非等溫動力學研究 5.2.2 深度還原過程動力學限制環節 還原前期: Fe2O3 Fe3O4 FeO 界面反應 還原后期: Fe2SiO4 FeAl2O4 固相擴散 5.2.3 深度還原過程中物相轉化規律 5.2.4 還原過程中礦石微觀結構演化規律 5 min 10 min 20 min 60 min 3 0 min 40 min 礦石微觀鮞狀結構按照由鮞粒邊緣至鮞粒內部的空間順序逐漸發生破壞。 5.2.4 深度還原過程物相及結構反應模型 5.2.5 還原過程金屬鐵顆粒形成及調控 5.2.5 還原過程金屬相形核及生長行為 5.2.6 還原過程金屬鐵顆粒微觀形貌 還原溫度1523 K時還原物料的SEM圖片及EDS能譜 a)20 min;(b)40 min;(c)60 min;(d)80 min;(e)1點EDS能譜;(f)2點EDS能譜 ( 5.2.7 還原過程金屬鐵顆粒生長動力學 5.2.7 深度還原脫磷-富磷工藝處理路線 磷處理路線: 脫 磷 工 藝 添加脫磷劑 脫磷劑 效果顯著 脫磷劑用量大 磷資源浪費 P 富 磷 工 藝 富 控制富集 脫磷冶煉 鋼材 磷 鐵 粉 富磷渣 5.2.8 高磷鮞狀赤鐵礦深度還原技術指標 表5.1 深度還原-磁選全流程試驗結果(質量分數/%) 產品 鐵粉 尾渣 合計 產率 48.83 鐵品位 89.63 鐵回收率 96.21 51.17 3.37 3.79 100.00 45.49 100.00 表5.2 高磷鐵粉化學成分分析(質量分數/%) TFe MFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO 9.63 86.17 2.23 3.52 2.31 0.72 0.22 P S 8 1.82 0.01 對于含磷1.31%的高磷鮞狀赤鐵礦,采用富磷工藝在最佳條件下可獲得鐵 品位89.63%,磷含量1.82%的高磷鐵粉。該鐵粉經脫磷煉鋼工藝處理,在獲 得鋼材的同時,還將獲得P2O5大于10%的高磷鋼渣。高磷鋼渣可作為磷肥使用 或進一步提取磷的原料。 5 .3 深度還原短流程熔煉技術簡介 深度還原短流程熔煉是指以煤粉或還原氣為還原劑,在低于礦石熔化 溫度下,將礦石(物料)中的大部分有用礦物預還原為金屬,并通過 升溫熔化實現有用礦物的進一步還原及液態金屬與脈石渣的分離。 技術特點及優勢 將不可選含鐵/鎳礦石經深度還原、熔池熔煉轉化為可深加工的液態金 屬,生產流程短、熱量利用效率高,各工序無熱損失環節。 生產成本低(約1800元/t)、環境友好、無污水、廢氣經脫硫脫硝處理 達到國家排放標準,廢渣可作為生產水泥原料。 5 .3 深度還原短流程熔煉技術簡介 不可選含鐵/鎳礦石 破碎 篩分 混料 高溫煙氣 非焦煤 鐵 回轉窯煤基 預還原 礦熱爐熔煉 造球 / 鎳 水 不可選含鐵/鎳礦石深度還原短流程熔煉設備鏈接示意圖 5 .3 深度還原短流程熔煉技術簡介 朝陽東大礦冶研究院 建設中的50噸/日深度還原短流程熔煉系統 結 語 為國家“一帶一路”戰略提供鐵礦資源利用技術服務 結 語 我國鐵礦資源的高度緊缺決定了我們必須開 發利用國內復雜難選鐵礦資源并優化鐵礦產 業結構。鐵礦資源集約化高效利用創新技術將成為 鐵礦資源高效利用的重要途徑;鐵礦資源流態化懸 浮焙燒、不可選鐵礦石深度還原短流程熔煉技術、 超級鐵精礦制備技術等也將成為重要的學科方向和 新的科研增長點。 謝謝各位領導, 協同創新,合作共贏! 2 011鋼鐵共性技術協同創新中心 東北大學 韓躍新 最后一部分為新提出懸浮焙燒爐改造后,高品位 鐵精礦氫還原-熔分技術,該部分是否介紹、置于 哪個章節,請老師決定。 5 .6 鐵精礦清潔還原—熔分技術 —— 技術特點 氫氣是公認的清潔能源,作為零碳能源正脫穎而出; 與其他還原劑相比,氫氣還原最清潔,除生成水外不會產生 諸如一氧化碳、二氧化碳等對環境有害的污染物質,產物水 無腐蝕性,對設備無損; 氫氣取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應。 5 .6 鐵精礦清潔還原—熔分技術 金屬化率≥60%; 還原鐵粉進礦熱爐 熔煉; 金屬化率≥60% 物料流 廢氣流 煙氣流 氫氣流 鐵 水 注:成品鐵水由于氫還原, C含量低(無),一定程度 上可以稱為鋼水。 天然氣制氫—清潔還原—電爐熔煉工藝設備鏈接示意圖 5 .6 鐵精礦清潔還原—熔分技術 650℃ 還原溫度試驗 還原時間試驗 50% 采用TFe品位67.34%的普通鐵精 礦,采用氫氣直接還原技術,在 650℃,氫氣濃度50%,還原時 6 50℃ 間45min條件下,還原產物的金屬 化率≥60%。 45min 氫氣濃度試驗 5 .6 鐵精礦清潔還原—熔分技術 —— 技術優勢 高品位鐵精礦粉氫氣懸浮態直接還原,傳熱傳質速度快,還 原效率高; 直接還原鐵粉經熔池熔煉轉化為可深加工的鐵水,生產流程 短、環境友好、各工序能耗循環利用效率高。 熱量循環利用 鐵精粉 高溫 煙氣 制 氫 熔池 5 .6 鐵精礦清潔還原—熔分技術 高溫干餾/焦化 煤 焦炭 燒結/球凹/壓團 球團礦 鐵精粉 傳統鐵精礦造團—高爐煉鐵工藝設備鏈接示意圖 傳統工藝:流程長、能耗高、碳排放量大; 新工藝:流程短、能量循環利用效率高、無碳排放 天然氣制氫—清潔還原—電爐熔煉工藝設備鏈接示意圖
標簽:  韓躍新 

皖公網安備 34050402000107號

大乐透开奖号码