鎳鉻復(fù)合燒結(jié)礦的制備與還原分離行為研究.pdf

1、近年來,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對(duì)于不銹鋼的需求也是與日俱增,然而我國鎳、鉻資源嚴(yán)重短缺,每年都需要從國外大量進(jìn)口紅土鎳礦和鉻鐵礦,資源對(duì)外依存度高。隨著優(yōu)質(zhì)高品位礦的消耗,品位低的紅土礦和價(jià)格低廉的鉻鐵粉礦成為當(dāng)下鎳鐵、鉻鐵合金冶煉的主要原料。我國要實(shí)現(xiàn)鋼鐵大國向鋼鐵強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變,應(yīng)對(duì)激烈的不銹鋼市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。如何利用這些低品位的礦石,降低生產(chǎn)成本,成為提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。針對(duì)目前整個(gè)不銹鋼冶煉工序復(fù)雜,流程長(zhǎng)和工藝重復(fù)的問題,本文提出采用復(fù)合

2、燒結(jié)-小高爐冶煉直接生產(chǎn)不銹鋼母液的緊湊型工藝?yán)玫推肺绘囥t資源。該方法采用新的燒結(jié)、冶煉整合方案,將原來的鎳鐵、鉻鐵合金生產(chǎn)以及混合冶煉制鋼的三條生產(chǎn)線合并為一條緊湊型的生產(chǎn)流程,達(dá)到以簡(jiǎn)化奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)線和工藝流程、減少能耗、降低成本的目的。本文圍繞這一短流程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié):復(fù)合燒結(jié)、熔融還原,開展了系統(tǒng)的理論研究和實(shí)驗(yàn)分析。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艔脑匣A(chǔ)性質(zhì)入手,考慮添加鉻鐵礦混合燒結(jié),并對(duì)鎳鉻復(fù)合礦的制備進(jìn)行

3、實(shí)驗(yàn)研究。原料分析表明:紅土鎳礦與鉻鐵礦單獨(dú)燒結(jié)均存在能耗高、燒結(jié)礦質(zhì)量差等問題。原因在于,紅土礦燒結(jié)過程中水分的脫除需要較多的熱量,水分脫除后燒結(jié)礦孔洞多,降低了燒結(jié)礦的質(zhì)量;南非精礦過于細(xì)小而光滑,親水性差,難以有效粘附制粒效果極差,物相以尖晶石為主導(dǎo)致燒結(jié)過程液相生成不充分。通過燒結(jié)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),紅土礦和鉻鐵礦混合燒結(jié)制備的燒結(jié)礦質(zhì)量明顯改善,最佳紅土礦與鉻鐵礦比例為7:3,隨著加水量增加,制粒效果改善,適宜的配水量為20％,隨著配碳

4、量的增加復(fù)合燒結(jié)礦的質(zhì)量先增加后降低,適宜配焦量為13％。蛇紋石和返礦的添加對(duì)燒結(jié)效果改善不明顯。混合燒結(jié)的固結(jié)方式是以尖晶石為“骨架”,鐵橄欖石及少量鐵酸鈣(高堿度時(shí))液相粘接的方式來完成,液相主要是紅土礦自身物質(zhì)產(chǎn)生。鉻鐵礦尖晶石固結(jié)再結(jié)晶形成晶粒分布其中,燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)致密。
　?、评脽崃W(xué)分析軟件Factsage研究了復(fù)合礦還原的熱力學(xué)條件。計(jì)算結(jié)果表明,鎳鉻復(fù)合礦在高爐條件下還原生成含Ni、Cr鐵水在熱力學(xué)上完全是可行的。

5、復(fù)合礦還原分兩個(gè)階段,首先是在高爐上部通過CO間接還原,此時(shí)鐵和鎳氧化物發(fā)生還原反應(yīng),鉻氧化物在低溫段基本不被還原;隨后進(jìn)入高爐軟熔帶由于溫度升高渣相開始形成,鉻鐵礦部分融入渣中發(fā)生熔融還原從渣中還原出來。此外,含 Cr不銹鋼母液熔點(diǎn)比普通鐵液熔點(diǎn)高,且隨著 Cr含量的增加熔點(diǎn)有所升高。適當(dāng)?shù)臐B碳量能夠降低合金熔點(diǎn)改善其流動(dòng)性,對(duì)于含 Cr17％左右的不銹鋼母液適宜的滲碳量在3％~6％之間。爐渣熔化溫度和粘度較一般鐵礦石冶煉爐渣稍高,添

6、加CaO、MgO熔劑能夠降低爐渣粘度。
　　⑶用電阻爐模擬高爐下部較高溫度條件下復(fù)合燒結(jié)礦的熔融還原行為。分別研究了不同溫度和熔劑對(duì)合金中Ni、Cr、Fe品位和回收率的影響。結(jié)果表明,添加CaO和SiO2對(duì)Ni、Cr、Fe的還原回收均有明顯改善作用。隨著CaO和SiO2含量的增加金屬聚集效果改善,合金中Ni、Cr、Fe品位提高,三者的元素回收率也有所增加。在1600℃,CaO含量35％時(shí),礦物還原效果最佳。此時(shí)合金中Ni、Cr、F