《2578.用攀枝花还原铁精矿制取铁粉还原部分》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2578.用攀枝花还原铁精矿制取铁粉还原部分（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、XXX学院本科毕业设计（论文）用XXX还原铁精矿制取铁粉还原部分学生姓名： 学生学号： 院（系）： 材料工程系 年级专业： 级材料科学与工程 指导教师： 高级工程师助理指导教师： 二七年六月XXX学院本科毕业设计（论文） 摘要摘 要本课题以XXX铁精矿为原料，以煤粉为还原剂、铁粉为催化剂，研究制取钒钛微合金化铁粉的一次还原工艺。在前人使用转底炉还原钒钛铁精矿的基础上进行探索和研究，为研究用转底炉还原制取钒钛微合金化铁粉做前期准备，在马弗炉内还原内配碳球团。采用四元二次正交回归设计试验，在对其结果进行回归分析和方差分析中，得到金属化率和还原温度、内配碳、催化剂的函数表达式。再结合单因素时间和温度
2、试验，得到在还原温度为1200、还原时间为50min、内配碳为19%、催化剂为1%条件下，金属化率为86.73%的金属化球团。关键词 铁粉，还原，XXX铁精矿 IXXX学院本科毕业设计(论文) ABSTRACTABSTRACTBasing Panzhihua Iron Concentrate as raw materials, coal as the reductant and iron powder as catalyst, the subjects studied to prepare vanadium-titanium-iron powder of are reduction proce
3、ss. Do explore and research on the basis of our predecessors to restore vanadium TR concentrate by furnace so that we can make early preparations for studying to restore titanium-vanadium alloys of iron powder, restoring carbon pellets in muffle furnace. The function expression of metallized and tem
4、perature reduction, within carbon, Catalyst is gotten by orthogonal regression design in its results for regression and variance analysis. Together with the single factor of time and temperature tests, we can get the metal pellets, whose metal rate is 86.73% on the condition of reducing temperature
5、of 1200 C, reducing the time to 50 minutes, within carbon to 19%, 1% catalyst.Keywords iron powder, reduction, Panzhihua Iron Concentrate IIXXX学院本科毕业设计（论文） 目 录目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题背景11.1.1 现有还原铁粉的生产方法11.1.2 用钒钛铁精矿生产还原铁粉的历史概况11.2 研究进展31.3 本课题研究的意义32 基本原理52.1 试验温度分析52.1.1 最低温度分析52.1.2 最高温度分析62.
6、1.3 温度对还原速度的影响62.2 配碳量的分析72.3 催化剂的分析73 试验内容83.1 试验设备和原料83.2 工艺流程83.3 试验设计93.4 试验步骤103.4.1 基本步骤103.4.2 制作坩埚103.4.3 球团的制作103.4.4 球团的还原103.5 金属化球团的制样及化验114 试验数据的处理124.1 回归正交试验设计结果124.2 补充试验134.3 讨论15结 论16参 考 文 献17附录A：布多尔反应的热力学原理18附录B：回归正交试验方案20附录C：回归方程的计算过程21致 谢24XXX学院本科毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论1.1 课题背景目前我国汽车工
7、业发展迅速，由此带动我国粉末冶金工业快速发展，铁粉需求旺盛。特别是我国微合金化铁粉基本依赖进口，年微合金化铁粉进口量达5万吨以上。前人的研究已证实钒钛对铁基材料有很好的强化作用1，攀西地区的钒钛磁铁矿有制取出天然钒钛微合金化铁粉的潜力。2005年以来，XXX学院和龙蟒集团采用转底炉代替隧道窑直接还原铁精矿球团取得了成功，从而克服了隧道窑还原带来的弊端。为用铁精矿生产含天然微合金化铁粉提供了可能性。1.1.1 现有还原铁粉的生产方法铁粉的生产方法主要有还原法、雾化法、羰基法和电解法，其中还原法和雾化法是最普遍的方法，铁精矿和铁鳞是还原法的基本原料。工业上普遍采用的还原铁粉生产工艺有：用氢还原铁氧
8、化物和铁鳞、转化天然气还原铁矿和铁鳞、煤气还原铁鳞与铁矿；联合还原法;氢还原氯化亚铁法；固体碳还原铁鳞和铁矿(赫格纳斯法)，而赫格纳斯法是当今还原铁粉工业生产的主要工艺,该工艺经历了倒焰窑和隧道窑两个阶段,目前用于生产的主要是燃重油加热的隧道窑2。其实质是：首先将提纯的铁精矿(TFe70%)与固体还原剂(焦碳粉末或掺混1015%石灰粉的无烟煤)以相互并不混合的间层式装填于耐火坩埚中，然后在隧道窑内加热到11501250，经过相当长时间还原后冷却到200左右取出卸罐，经破碎磨选及干燥后所获得的海绵铁粉用氨分解并在耐热的钢带式炉内进行还原退火(退火温度为800900),便得到还原铁粉3。目前国内采
9、用钒钛铁精矿制取还原铁粉主要是长沙矿冶研究院所提供的隧道窑-还原磨选法生产粉末冶金铁粉和中南大学提供的回转窑-还原磨选法生产炼钢铁粉。1.1.2 用钒钛铁精矿生产还原铁粉的历史概况 国外情况用含钒、钛的铁精矿生产还原铁粉是上世纪50年代以来国内外关注的热点，文献中指出前苏联于1951年报道添加15%的钠盐在1050还原，然后磨细、磁选，获得含98%以上铁的铁粉和含7580%TiO2的富钛料。日本专利曾提出在大量钠盐存在下还原钒钛磁铁矿，可同时获得铁粉和水溶性钒酸钠和钛酸钠。20世纪80年代，波兰和新西兰等国亦相继报道了还原磨选分离钒钛磁铁精矿的试验结果，但铁、钛分离效果不理想4。1978年苏联
10、又用乌拉尔南部和中部地区的含钛、钒、铬、镍等元素的矿物制得优质天然合金铁粉。但这之中只有前苏联的试验做得较为成功5。 隧道窑还原磨选法20世纪90年代，长沙矿冶研究院在试验室进行了隧道窑-还原磨选法还原钒钛铁精矿制取铁粉的研究,并在攀钢(集团)原矿业公司铁基厂进行了小规模的工业性试验，所采用的工艺流程见图1.1所示。该工艺能得到高质量的含V、Ti的微合金化铁粉但因为耗能大、产品率低等诸多弊端，因此最终由于成本太高而被迫停产。图1.1 隧道窑-还原磨选法 回转窑还原磨选法1995年，中南大学采用冷固结球团直接在回转窑中还原，通过磨选分离铁、钛进行了制取铁粉的试验室扩大试验研究，其工艺流程见图1.
11、2。该工艺具有传热传质快、产品合格率高、投资省、能耗低的优点。但因回转窑结圈，还原温度不能高于1100，铁晶粒长大不理想等原因未能进入工业规模化生产。1.2 研究进展2005年以来，XXX学院和龙蟒集团采用转底炉代替隧道窑直接还原铁精矿球团取得了成功，从而克服了隧道窑还原带来的弊端，有希望极大地降低用XXX铁精矿生产含钒钛的天然微合金化铁粉的前期成本。图1.2 回转窑-还原磨选法1.3 本课题研究的意义铁粉包括氧化铁还原铁粉和钢水雾化铁粉，作为工业的主要原材料，广泛地应用在机械、冶金、化工、航空航天材料领域。其世界每年总用量已超过100万吨，制成的粉末冶金零件近90万吨，销售额超过75亿美元。
12、铁基粉末是粉末冶金工业的基础原材料，它的产量、品质决定着粉末冶金工业的发展。在粉末冶金工业中,还原铁粉颗粒细且多内孔,呈不规则形状,比表面积大,多用于低、中高密度、中高强度的粉末冶金制品及薄壁、异形零件等,是润滑轴承、离合器部件、凸轮等不可缺少的原材料。汽车、摩托车工业的发展刺激并拉动了粉末冶金工业的发展，美71%、日本89%的粉末冶金烧结零件用于汽车工业，我国目前粉末冶金烧结零件用于汽车、摩托车工业只有41%左右。每辆汽车所用粉末冶金零件重量:美国19kg、日本8kg、欧洲7181415kg、我国317kg。若按我国汽车工业每年2030%的速度增长，由此带动我国粉末冶金工业快速发展，铁粉需求
13、旺盛。随着我国粉末冶金机械零件工业和汽车制造工业的发展,对铁粉需求量迅速增加,据资料统计,每辆汽车单车国产粉末冶金零件重量从3.6kg左右增加到5kg左右,而粉末冶金机械零件的应用从42%升至55%左右；在磁性材料方面的应用大约在2万t/a左右,加之矿浆还原-轧制带材或箔材等新工艺的出现,不仅拓展了其用途,而且需求量也越来越大。我国每年进口铁粉的数量达到5万吨。加之目前汽车、摩托车工业等各行业的迅猛发展，铁粉的需求量很大、工业化生产前景广阔6。XXX钒钛铁精矿中含有大量的钒钛，在铁粉的生产过程中有少量的钒、钛元素渗入到铁粉中去，使生产出的铁粉拥有比普通铁粉更特殊的性质。但现今转底炉还原铁精矿是
14、针对后期熔分、提钒、提钛和炼钢进行的。而不是针对制取铁粉进行的，因此，如果要用转底炉作为生产还原铁粉的设备，还需要进一步的探索以及相适宜的还原工艺制度。本课题的目的是在前期隧道窑、回转窑、转底炉的还原基础上，探索用转底炉直接还原钒钛铁精矿制取铁粉的前期研究。确定出还原工序中各工艺因素的作用规律。为下一步磨选制铁粉提供合格的还原球团。为钒钛微合金化铁粉产业化生产作好技术准备。17XXX学院本科毕业设计（论文） 2 基本原理2 基本原理2.1 试验温度分析2.1.1 最低温度分析铁氧化物的热力学还原机理的研究已经较为成熟，主要是由布多尔反应的CO进行还原。布多尔反应如下： 式（2.1）CO和CO2的体积百分数之
