铁矿石还原法(铁矿石提纯技术) 用纯矿石制备还原铁粉的技术:& nbsp& nbsp还原铁粉是一种技术指标高、质量要求严格的粉末冶金原料。其工艺技术、生产规模和品种品牌是衡量一个国家粉末冶金水平的重要指标之一。 还原铁粉广泛应用于机械、冶金、电子、兵器、石油、化工、医药、食品等工业和农业领域。 用还原铁粉制造机械零件具有省料、省时、易自动化、易批量生产和改善工作环境等优点。 近年来，随着我国粉末冶金技术的发展，粉末冶金产品正朝着高密度、高强度和复杂形状的方向发展。 还原铁粉作为粉末冶金产品的主要原料，对粉末冶金产品的性能有着重要的影响，因此还原铁粉的研究和开发是一个重要的课题。 & nbsp& nbsp& nbsp国外生产还原铁粉普遍采用黑根纳斯法，即以铁矿石为原料，添加一定量的还原剂，直接生产还原铁粉。 比如瑞典的霍加纳斯、美国的霍根塞、日本的同和都是用铁矿石直接生产高质量的还原铁粉。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp针对鞍山地区的赤铁矿和冀东地区的磁铁矿，采用不同的还原剂进行了还原试验。 试验结果对还原铁粉生产原料和还原剂的选择以及还原工艺的改进具有一定的指导作用。 & nbsp& nbsp& nbsp一、实验研究:& nbsp(1) 原材料:& nbsp；& nbsp本试验采用赤铁矿精矿和磁铁矿精矿，其中赤铁矿来自鞍山，磁铁矿来自冀东。 赤铁矿和磁铁矿的多元素化学分析结果见表1。 1 & nbsp多元素 原矿化学分析结果:%元素TFFEOSIO 2 CAOM GOAL 203s赤铁矿69.80.150.230.050.020.160.018磁铁矿71 . 845 . 990 . 630 . 050 . 0180 . 150 . 091:& nbsp；& nbsp两种还原剂是无烟煤和焦粉。 其中无烟煤产于华北地区，其化学成分分析结果见表2。 焦粉是C81%的冶金焦。试验中，还原剂粉碎至- 3mm备用。 测试中使用的碳酸钙是化学纯的。 & nbsp2 & nbsp无烟煤成分分析结果:含碳量/%灰分/%挥发分/%水分/%St.d/%发热量/(MJ/kg)无烟煤81.63 ~ 87.864 . 56 ~ 10.347 . 04 ~ 9.430 . 22 ~ 1.950 . 06 ~ & nbsp；& nbsp(2)试验装置和试验方法:& nbsp& nbsp本实验采用马弗炉进行还原。在实验中，每个坩埚装有250克铁矿粉和290克碳粉(每110克碳粉混合10克碳酸钙粉)。 材料分三层，最外层是碳粉，中间层是铁矿粉，最里层是碳粉，三层呈同心环分布(试模为外径5cm，内径2cm的同心环圆柱体)。 & nbsp& nbsp& nbsp二。测试结果及讨论:& nbsp& nbsp(1)使用焦粉& nbsp；还原剂:& nbsp；& nbsp将矿样和焦粉放入试模中，分别在1000℃、1050℃、1100℃和1150℃下煅烧2h、4h、6h和8h。 测试结果如表3所示。 表3:不同还原条件下金属化率的比较结果:%样品温度/℃& nbsp& nbsp从表3可以做出以下分析:& nbsp& nbsp1.同一矿物在不同焙烧温度和焙烧时间下的还原试验结果见图1和图2。 & nbsp& nbsp1 & nbsp焦粉-1000℃还原赤铁矿的试验结果；■-1050℃;▲-1100℃;●-1150℃& nbsp；& nbsp2 & nbsp焦粉还原磁铁矿的试验结果◆-1000℃；■-1050℃;▲-1100℃;●-1150℃& nbsp；& nbsp& nbsp从图1和图2可以看出，在较低的焙烧温度下(约1100℃)，这两种矿物很难获得满意的金属化率指标。 只有当温度超过1100℃，烘烤时间不少于6h时，才能获得满意的金属化率。 & nbsp& nbsp& nbsp2.不同矿物在相同焙烧温度和不同焙烧时间下的还原试验。 结果参见图3、图4、图5和图6。 & nbsp& nbsp图3 & nbsp赤铁矿和磁铁矿在1000℃时的测试结果。■-磁铁矿:& nbsp图4 & nbsp赤铁矿和磁铁矿在1050℃时的测试结果◆-赤铁矿；■-磁铁矿:& nbsp图5 & nbsp赤铁矿和磁铁矿在1100℃时的测试结果◆-赤铁矿；■-磁铁矿:& nbsp图6 & nbsp赤铁矿和磁铁矿在1150℃的测试结果◆-赤铁矿；■-磁铁矿:& nbsp& nbsp图5和图6反映了烘烤时间对金属化率的影响。 结果表明，即使在足够高的反应温度下，如果焙烧时间少于4h，两种矿石也不能获得满意的金属化率。 烘烤时间以6h ~ 8h为宜，延长烘烤时间对金属化率的影响不显著。 从图5和图6中可以看出，1100℃的反应温度足以将两种矿石的金属化率提高到极限水平，但需要相对较长的时间。 150℃的反应温度可以在短时间内将金属化率提高到93%以上，金属化率略高于1100℃ 另外，从图中可以看出，当反应温度达到1100℃时，赤铁矿的金属化率已经超过磁铁矿。 从图6中还可以看出，赤铁矿的金属化率高于磁铁矿。 认为以赤铁矿为原料，焦粉为还原剂，1150℃焙烧6h是生产还原铁粉的适宜工艺参数。 & nbsp& nbsp& nbsp(2)用无烟煤作还原剂:& nbsp& nbsp以无烟煤和焦粉为还原剂，在1050℃的焙烧温度下进行了赤铁矿的还原焙烧试验。结果如图7所示。 & nbsp& nbsp图7 & nbsp无烟煤和焦粉还原赤铁矿的试验结果。■-可乐粉& nbsp& nbsp& nbsp从图7中可以看出，当无烟煤作为还原剂时，在相对较低的温度下焙烧4h后，赤铁矿的金属化率可以达到97.48%，这表明无烟煤具有更好的反应性，对还原过程有很大的影响。 在还原过程中，碳的气化反应是还原反应的关键因素。 因此，本实验选用优质无烟煤作为还原剂。 虽然无烟煤和焦粉的主要成分都是碳，但是无烟煤由于结构不同，挥发性很强，所以比焦粉具有更强的反应性。 & nbsp& nbsp& nbsp三。结论:& nbsp& nbsp(1)还原焙烧温度对还原过程影响很大。随着还原焙烧温度的升高，各项测试指标逐渐提高。 温度的升高可以促进氧化铁的还原和碳的气化，但温度的升高受到灰分软熔和2FeO SiO2等低熔点矿物形成的限制，因此应控制反应器内的温度达到最佳温度，以缩短还原焙烧时间。 & nbsp& nbsp& nbsp(2)使用优质无烟煤作为还原剂可以提高还原反应速度。 & nbsp& nbsp& nbsp(3)赤铁矿比磁铁矿更容易被还原。用赤铁矿作还原铁粉原料，用优质无烟煤作还原剂，可以降低还原温度，缩短还原时间，从而降低生产能耗和生产成本，取得较好的经济效益。
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