攀枝花钒钛磁铁矿钠化球团磁化焙烧时脱硫反应_省略_研究_钒钛磁铁矿.pdf

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1、攀枝花钒钦磁铁矿钠化球团磁化焙烧时脱硫反应的研究一钒钦磁铁矿铁、钒、钦分离物理化学之四东北工 学院冶物化教研室攀枝花钢铁研究院综合室攀枝花钒钦磁铁矿 在用 竖炉或回转窑直接还原流程处理 时,为了分离和综合提取 其中的铁、钒、钦、铬等有益组分,需要加入芒硝?!口#作为添加剂。实验室研究结果?,表明,一般按铁精矿!芒硝二%&!()+?重 量 比#配 比,即 可以满足分离铁与提 取 钒的 要求。但在向铁精矿 配入如上数量的芒硝后,引起了两个严重 问题,即?,#钠盐在氧化球团的升温还原过程中促成球团的“灾难性膨胀”与 严重粉化和粘结,?#芒硝带入生 球团的硫以 及精矿中原来含有的 硫的总量将达到%(%

2、(.。关于钒钦磁铁矿氧化钠化球团还原时“灾 难性膨胀”的机哩及消除办法,已有另文“专门述及,指出用磁化焙烧代替 习惯沿用 的氧化焙 烧,就能有效地消除钠化球团 的“灾难性膨胀”。但是生球团中高达%(%(.硫能否在球团磁化焙烧过 程中脱除/这 是一个理论问题,也是一个对新流程研究有实际意义 的问题。一、磁化焙烧时芒硝脱硫的条件配入的添加剂是?)&。?)口有三种分解方式!第一种在?一0一三元 系图中?)&的位置如 图%所 示。显然?10?!02)&)&,)&,2一%一。,总反应万 10,?102)&2第二种?10,?302%0!?,#%0!?1 0!,?102)&俩抽总反应图%浑 一乙一兰元系图那

3、。,)&,那。,324口,2一工二3?%#结果与第一 种方式一样,得到?1口,硫以)&!气体形式脱除,这是所希望得到的结果。第三种?!)&一,方!2&!?#这种分解方式不能达到脱除硫 的 目的,是不希望 进行 的反应。因此,要研究的是如何造成?!)&按反应?%#分解,而抑止?。!口按反应?#分解的条件。纳化球团磁化焙挠的温度一般在%)&%)。范围内。根据5 67 8 和口(98 味。的数据?护:,价3;:;琳7;,63?336 87;,=8;#,反应?6#及反应?#的标准自由能变化及诊孟分别为!对反应?%#因此,反应?%#的平衡常数才二%)&一)(&了盆二&一+。户)&二1 3!9尹!43!(

4、3通尹?31#赞尹!按范特荷夫等温 式才!二一,81?31#全尹名所以代入 表示 式,则%?3,#,。二才兮石厂二性一不一二 二蕊二而犷&一合?勺诬%?31#&2()由此得在%)&9?%#条件下?31#%(%&一大气压结果说明只有在焙烧气氛中氧分压尸口!%(,&大气压时,?1口才有可能按反应?%#分解以脱除带入的硫。对反应?#9,!?。!#全才;获一,8?。#全故代入了云的表示 式,则%?勺%?3!#!)&2。在 4339?%3#条件下?口!#!+(户47 3一”大气压当焙烧气氛中氧分压。!+(,3”大气压时,?1口不仅可按反应?%#分解,而且也可以按反应?#分解,硫即不能有效地脱除。?口,#

5、,及?。!#!都是甚小的数值,说明?声口无论按反应?%#还是按反应?#自行分解都是很难进行的,而且按反应?#分解比按反应?%#分解更困难。一%一可以采取降低气氛中氧分压的办法,造成?0!#0?0#(的条件,使?!口按反应?%#分解而抑止其按反应?#分解,这样即可有效 地脱硫。例如,可以用口一口混合气体处理球团以达到创造上 述条件的目的。这样,气氛中的氧分解口!就由温度及 混合气体的成份决定!0201?#才二”一2&。?八?口?!一#二%&卫二 卫三、()口!+。,孟尹“,。,%.+/0,、!。,%,0“。二一“、一户石 丁.十一一“”“、1 2 2”户3故!45/,。二代入才6表示式,则!4+

6、/,。7一(、,%于、8才 祀竺3 一至一十己?”98:);卜,一究乙 口显然,令%!4+/?口按反应!,分解脱硫所需的:)口百分数的 下限,而令!4+/,二!4+口,即可求得使球团能最大 限度脱硫 的:)口百 分数的上 限。按上述分 别得下列二 式:);:);,下,良3?:);:);,上、7?一;。一;。夕犷性、矛、;七卫!,!据此二式计算所得结果列于表!及图。可知 在!;!?,条件下,)口含量在!:范围内的)口一)口混合气体可使如?口按反应!,分解而有效地脱硫。!3 !3 一一一一一一一一:)/,下,#。?。3 口。4。?:);究七口,上!。#!。!#!。#!右。!4。3。:/,上。4?。

7、#!#。#?6。口万今?一一才碑今啊心八丫壤一的?加&%即图温度,柳丁9图温度如果用 固体碳作还原剂,?!口的分解与脱硫情况将如何呢/2合&名3?#了二尺杯(二“一“,二二2专8 一,(在温度超过%&。时,与 固体碳成平衡的口!及口!含量极微,可以认为 口二%大气压,则%?。#才二一()故,一,一缨一图表示%?。!#,%?。!#!及%?。,#的相互关系。在用固体碳作还原剂时?。!#(恒小于?。!#!及扭口!#!,因此,?。!4口带入的硫不能有效地脱除。二、铁精矿中硫化铁脱除的可能性铁精矿中以;形式存在的硫在球团磁化处理过程中能不能脱除呢/;2301;!&2)&!2%&3一了二泛2%+&。一(”

8、试作如下计算!?)#9,。二?会#一4”了二一“了,?,夺#。一78?。口!#急%?)&,#%了丢。)%&,?一一下一7弓几、.01.0在%)&9和.0!.口、二%&?磁化处理的气氛#时,?。!#(大气压焙烧炉内口!的分压永远不会达到(大气压,因此,在这 种弱还原气氛下,以;形式带入 的硫,在球团磁化处理过程中能很顺利地以4口形式除去。因此,热力学计算结果表明,用钠化球团磁化焙烧的气氛?口口二%&#、通,都可 以将配入精矿的?。!)&和原有的;4中的硫顺利地脱除。二者不同之处是,磁化气氛将?!口中的硫从2+价还原到2价,而将;中的硫 从一价氧化到2价。磁化气氛的还原位过强时,?!口及;4中的硫

9、均不能有效地脱除。三、实验部分%。原料、球团试样制备原料用攀枝花太和 矿 区及红格矿区的铁精矿与钦精矿,它们的成分列 于表。康料 化 学成分及粒度裹片一厂爪球团试样制备!按铁精矿、钦精矿及 芒硝一定配比混匀?每次4%&克#,加适当水分,手工成球,球直径%&毫米,烘 干后得生球团备用。(球团磁化用口口!%&。的混 合气体作磁化 气氛。生球团放入镍铬丝兰置 于硅碳棒加热的卧式炉中,边 升温边通入0一口!混 合气体,流速&毫升分,升温到%&3%&,恒温&分钟小时,然后在原来气氛流动条件下冷却到%)&以下,取出后作化学分析并测定还原膨胀特性。球团膨胀特性测定测定方法及装置同本系列研 究之 三峨。实验结

10、果用口口!,%&的混 合气体磁化的结果列于表,表中并列入磁化球团的线膨胀率。衰吕膨率线最胀大=硫.号球编团种类磁化条件磁 化 指标生球团合硫=兴磁化脱硫率一)&(+%。&。啥。&。&。一一一+一&,+)&。+&。+。%,甘0 件丹0,占,?,山,曰,曰0”口/0甘 红一红一#一!#。#。#!。!4?4。幼4。#二红一3一!红一一!红#一!?一#一!?一#一?!1 肚#万魂?!留?!盆#盯?!1 对#肚3?!1 贫魂 盆#?!1 肚);.);二峨.4#,!);.);二.,!);.);二.,匕);.);二#.4,!;);.);二.4#,/);.);二.,#,!);.);二魂.4,!“);.);二.

11、4#,!/);.);二.#,!);.);7.匆#,!);.亡;二!.。/,);.);二.4,!;)!3。?!。3 4。?43!3。#4公。?!。#;。4!。4。!4。#4陪一肠卜!汤!脚卜户!自!,#对?。#!。!。!。!。!。!。!。?!。?用还原位强的混合气体例如)口.口二#。.,或纯,以 及用石油焦作还原剂的实验结果列于表。裹飞筋号磁化或还原条件球团含硫皿:备注剩一硫:脱#扩?一!#衬?一#汉。#3碳一!碳碳一3一尸#太#碳一上);.);二#.,!;),!);.);二 3八?,!)内配!:石油焦/内配!:石油焦/内配!:石油焦!;)内配!:木炭 )内配!:石油焦!/)外配!:石 油焦!“

12、)。!。#?#。!#。了夕#?已,万口 口,1。#?,甘口?!?,夕;33!。3!。4?。?。4。3?。!,3。?誉一一2 2 2 一2 一一一一一2 一2 2,一,一实验结果完全证实热力学计算所预计的,磁化气氛 将球团内的 硫含量降低到。!3:,脱硫率达4#”:,而用还原位强 的气体或纯或石油焦还原时,球团内的硫不能有效地脱除,球团中残留达;。4:?,脱硫率仅#:。公四、简要结论热力学计算及实验结果都证明,用弱还原性气氛例如口.口二!.44!。.4。的混合!气体#处理攀枝花钒钦磁铁矿的钠化球团时,可以有效地脱除硫,脱硫率达+一.,球团内残留硫0。&%&(&.。这样,就破除了那种认为只有充分氧

13、化焙烧才能 使铁精矿脱硫 的习惯观点。因此,对于攀枝花钒钦磁 铁矿钠 化球 团进行磁化焙 烧不仅能有效地 消除还原时“灾难性膨胀”,而且也保 证了球 团充分脱硫。五、补记一球 团磁化焙烧扩大试验的结果州讲敲升叶赫翩鄂磁化球团中戏硫万卿吧,卜(,。!姗,衅以,衅本文脱稿后,作者之一参加了在四川省冶金研究所进行的攀枝花钠化球团磁化焙烧的扩大试验。球团原料用太和钒钦磁铁矿精矿。%&!+配料的钠化球团是在小内)&+&毫 米的 回转窑内进行磁化焙烧的,燃料用天然气。磁化焙烧脱 硫效果 见附图。结果 表 明,当尾气中保持?口十!#达%.时,球团不能有效脱硫,球团中残留硫都。(.以上。当将尾气中?口十1#降

14、低 到).时,即能进行有效地脱硫,球团中残硫&(%.,大部分0。&).,最低达&(&.。有意思 的是?一%一。#,它是刚由%.?口2!#降低到)(%.?口2方!#,是 转折点。气体中还原位降低,脱硫立见功效。扩大试验结果不仅完全证实了本文前述计算的正确性,而且表明,在回转窑中可 以顺利地达到磁化焙烧的(目的。吞万亏面而丽3十“!了图魂尾气中?02!#浓度参功东北工学院冶金物化专业、还原的热力学及攀枝花钒钦磁铁矿 铁、东北工学院冶金物化专业、气体还原过程 的某些物理化学特点东北工学院冶金物 化专业膨胀、粉化与粘结 问题的试验研究冀春霖、陈厚生、詹庆 霖理 及其消除办法的研究?见本期#。考一文献攀枝花钢铁 研究院综合室铁、钒、钦氧化物选择性钒、钦分离的试验 研究%)年东工学报 第二期攀枝花 钢铁 研究院综 合 室 堪&钒钦 磁铁矿球团用%+(+。”攀枝花钒钦 磁铁矿氧化钠化球团在升 温还原过 程中的%)(%&(攀枝花钒钦磁铁矿钠化球团还原时“灾 难性膨胀”机