锰矿直接合金化的应用研究

锰矿直接合金化的应用研究

一、锰矿直接合金化的应用研究(论文文献综述)

杨鑫[1](2021)在《低锰高铁矿还原制备富锰渣及高效利用研究》文中研究表明锰资源在全球各国都有举足轻重的地位,其90%用于钢铁领域。富锰渣是通过高炉或电炉冶炼,将锰元素富集在渣中而得到的中间产品,其通常呈浅绿色块状,在冶炼硅锰合金时可以起到调整Mn/Fe和P/Mn的作用,锰系合金也是铁合金领域不可缺少的一部分。随着全球富锰矿资源日趋减少,世界各国针对低品位锰矿普遍采用通过生产富锰渣进行富集处理,达到高效利用低品位锰矿的目的,在我国富锰矿储量极少的情况下也具有重要的现实意义。本文对现存低锰高铁矿的冶炼工艺及其国内外研究现状进行了对比,同时介绍了富锰渣领域的研究进展,发现目前冶炼工艺大都存在工艺流程长、冶炼能耗高、环境污染重等缺点。本论文所用试验原料为科特迪瓦某公司提供的低锰高铁矿,对低锰高铁矿的化学成分及矿物成分进行分析,原料中含有锰元素27.7%,含有铁元素18.1%,Mn/Fe=1.53,属于典型的低锰高铁矿石,并且锰元素多以Mn O2和Mn3O4的形式存在。本文研究在低锰高铁矿还原-熔分过程中,用焦炭作还原剂,并且通过改变碱度还原制备富锰渣的理论分析及试验工艺参数。通过计算锰矿还原过程的热力学以及采用Factsage软件的Phase Diagram模块对渣系进行理论计算,同时探索了反应温度、碱度和配碳量三种因素对渣中Mn、Fe质量分数和Mn在渣中回收率的影响规律,最后通过响应曲面法优化试验得出最佳的冶炼工艺参数。通过以上研究得到以下结论:(1)对科特迪瓦低锰高铁矿还原过程的热力学分析计算可以得出:随着还原温度的升高,还原剂焦炭会发生气化反应从而生成一氧化碳,一氧化碳进一步将锰元素的氧化物从高价态转变为低价态,当热力学条件以及动力学条件都满足时,高价态的锰氧化物可以被一氧化碳还原成一氧化锰。锰矿在加热状态下会进行自分解过程,当T>1450K时,高价态的锰氧化物转化成Mn O的形式存在。在还原气氛条件下,锰氧化物从高价态向低价态转变的热力学条件均能够得到满足,且与锰矿自分解反应相比,转变温度均有所降低,得出焦炭作为还原剂可以明显改善锰氧化物发生还原反应的热力学条件。另外,热力学分析表明,在铁氧化物被充分还原的情况下,Mn元素进入炉渣中,达到富集锰元素的目的。同时通过Factsage软件的Equilib模块模拟得出渣系的理论熔点在1366.84℃。(2)单因素试验表明,反应温度、碱度以及配碳量均对锰矿还原-熔分过程有不同程度的影响。在本试验的温度范围内,升高温度有利于锰元素在渣中的富集程度,且当温度为1400℃时,Mn元素在渣相中回收率达到最大值,同时,试验过程中还可以发现升高温度有利于渣铁分离,因此应在保证渣铁分离良好的前提下尽量选取较低的反应温度。在锰矿还原熔分过程中,升高碱度有利于锰元素在渣中的富集程度,从而改善富锰渣的品位。当配碳量处于10%~15%范围内时,渣中Mn的质量分数及Mn元素在渣中的回收率均取得较大值。同时配碳量过低会导致Fe还原不充分,过高则会使Mn回收率下降及渣铁分离变差。(3)基于Box-Behnken理论确定了响应曲面试验方案,通过对响应曲面法优化试验建立的锰元素回收率多元二次回归方程进行数据拟合后,结论显示,三种因素影响炉渣中锰元素回收率的显着性大小分别为:反应温度>配碳量>碱度。通过响应曲面优化试验得到的最佳理论冶炼数据为:还原温度1402.36℃,碱度0.10,配碳量10.04%。由于实际试验过程条件的限制,将最佳理论工艺参数确定为:还原温度1402℃,碱度R=0.10,配碳量10%,在此参数水平下进行验证性试验,得到Mn元素回收率的平均值为93.13%,与模拟结果误差较小,说明模型可靠,并且可以获得锰含量为40%以上的合格的富锰渣。

王大萍,张波,郝春晖,刘浪,李春晓[2](2019)在《转炉锰矿直接合金化生产实践》文中研究指明在100 t顶底复吹转炉上使用锰矿自还原压块进行直接合金化工业试验中,并对冶炼过程中钢水和炉渣进行取样分析。研究表明:在采用锰矿自还原压块进行转炉直接合金化时,金属锰的收得率平均为65.17%,但有较大波动;提高转炉终点[C],减少转炉渣量,降低炉渣氧化性可有效提高金属Mn的收得率;当按15 kg/t配入团块,转炉终点温度平均降低18℃,未对转炉的正常冶炼造成影响。

张波,刘浪,李春晓,肖波,薛正良[3](2018)在《转炉锰矿直接合金化国内外现状及对策》文中进行了进一步梳理通过对国内外转炉采用锰矿直接合金化研究现状和实际操作工艺的剖析,分析了转炉渣量、(FeO)、终点[C]含量及炉渣碱度等主要工艺参数对转炉锰矿直接合金化锰收得率的影响规律,形成了提高转炉锰矿直接合金化锰收得率的关键技术思想。并针对目前国内转炉冶炼的实际情况提出了相应对策,即用锰矿自还原压块代替直接加锰矿进行直接合金化。

戴诗凡,吴伟,马登,张曦东,王鹏[4](2017)在《提高炉渣中MnO向钢中传递的试验》文中研究说明为了提高锰矿直接合金化锰的收得率,根据热力学分析结果确定了降低渣钢间锰分配比的影响因素。分析结果表明,提高温度和碳的活度是降低渣钢间锰分配比的必要条件。由此设计了感应炉试验方案,并进行了试验研究。结果表明,精炼渣在配加还原剂的情况下锰矿直接合金化锰平均收得率为90.8%,碳化硅作为还原剂在配碳量为1.21.4时,锰分配比最低;高温、高碳质量分数可以有效降低渣钢间锰分配比,底吹强度、锰矿加入量等工艺参数对锰矿直接合金化的效果有影响,应控制工艺避免锰矿石和还原剂的加入对钢中磷、硫产生的不利影响。

汪志鹏,范鼎东,沈乾坤[5](2017)在《锰矿在LF炉内还原率影响因素的研究》文中指出本文针对锰矿在LF炉直接合金化,通过模拟实验研究了锰矿在LF炉中的还原行为以及影响因素,同时研究了在不同还原剂加入量、还原剂种类、配矿量实验条件下,锰矿的还原情况,并对上述研究进行了系统性的讨论和分析,为更好的实现用锰矿石在LF炉工序上直接合金化提供理论依据.

李伟[6](2017)在《转炉铬矿直接合金化的热力学及实验研究》文中研究说明现代工业和科学技术的发展对钢铁材料的使用性能和经济性能提出了越来越高的要求,多品种、高性能和低成本生产已成为衡量钢铁企业竞争力的重要指标。转炉铬矿直接合金化技术直接使用铬矿代替铬铁,具有成本低、热效率高、环境友好等特点。目前,基于强氧化性、生产节奏快的转炉铬矿直接合金化只有零星报道且铬矿还原热力学理论体系尚未得到完善。本文基于转炉冶炼GCr15钢为研究对象,从铬在渣中赋存价态计算、铬矿熔融还原热力学计算、铬矿最佳还原剂配比以及铬矿粉压块组成四个方面进行研究,对转炉铬矿直接合金化工艺制定工艺详细参数和促进其早日工业化具有重要参考意义和应用价值。为了确定铬在渣中主要存在价态及其变化规律,建立了转炉铬矿熔融还原CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeOt-CrOx赋存价态计算模型并进行了相关验证。计算结果表明:氧势是影响铬在渣中价态的主要因素。在转炉脱碳末期,当log(PO2/atm)位于-9.56-8.79范围内时,铬在渣中主要以+2价和+3价共存。在研究范围内,铬的平均价态x随氧势、氧化亚铁、炉渣碱度和初始三氧化二铬的增加而增大,随反应温度和氧化镁含量的增加而减小,而渣中氧化铝含量的变化对铬价态影响非常有限。以冶金热力学数据为基础,绘制了标准状态下固体和钢液中的C、Si、Al作为还原剂还原铬矿以及铬氧化物的热力学状态图。热力学状态图分析表明:固体和钢液中的C、Si、Al在高温下都能还原铬矿及其相关氧化物,使用固体碳还原铬铁矿和镁铬铁矿的开始还原温度比[C]还原分别低322℃和52℃。通过相关模型,计算了转炉实际条件下冶炼GCr15钢时钢渣组分活度,结果表明:渣中(CrO)和(Cr2O3)都能被钢水中剩余[C]还原,且(CrO)更易于被钢液中的碳还原;在相同热力学条件下,[Al]的还原能力最强。在不同炉渣氧化性和加入先后顺序条件下,通过正交实验设计,研究了90%C+20%Si,90%C+20%Al,90%Si+20%Al和90%C+10%Si10%Al四种复合还原剂的综合还原性能。实验结果表明:在不同炉渣氧化性、不同还原剂加入顺序下,90%C+10%Si10%Al的综合性价比最高。将廉价的铬矿粉压块处理,实验研究了压块块样外配组成对压块块样熔化情况以及铬收得率的影响。结果表明:将铬矿粉与化学试剂进行压块,可以使压块内部形成数个低熔点区域。降低压块外配碱度、增加压块中CaF2含量将会加快压块熔化,但MgO/SiO2变化对压块熔化影响不大。而增加压块中的碱度、MgO/SiO2,有利于提高还原末期钢中的铬含量,而压块中CaF2含量对铬收得率影响较小。使用廉价的铬矿粉进行初步成本估算,铬矿直接合金化冶炼GCr15钢吨钢可节约成本19.88元30.82元,具有良好的经济效益。

戴诗凡,吴伟,张曦东,王鹏[7](2017)在《转炉终点渣钢间锰平衡状况分析》文中研究表明为了推广锰矿直接还原技术在转炉内的使用,对转炉终点条件下锰矿的热分解、熔融还原和渣钢间平衡状态进行了分析。利用热力学分析方法讨论了国内外转炉锰矿直接合金化锰的平衡状态。结果表明,在转炉终点时刻,锰矿以MnO形式存在于渣中;锰在渣钢间的平衡主要以铁、锰竞争氧化的形式存在;理论计算锰分配比和实践生产数据有相同的趋势,且计算值大于实践生产数据;高温、高碱度、高w([C])、低w((TFe))可以降低锰分配比;渣量越小,锰收得率越高。此外,讨论了进一步提高转炉锰收得率的控制工艺。

杨治争,曹同友,官计生[8](2015)在《转炉自动化炼钢条件下的矿物直接合金化应用探讨》文中研究表明以转炉锰矿直接还原合金化的原理、工艺及生产实践探讨为基础,综述了锰矿、铬矿、镍矿直接合金化的研究及应用现状,得出双渣和双联条件下,锰收得率可稳定在45%65%的水平、综合效果和效益非常明显,铬矿转炉中直接还原合金化时铬收得率可达60%,以及镍矿、钨矿、钒矿等在转炉中的直接还原需要结合钢种需求和工艺条件而开展等主要结论。结合转炉自动化炼钢的发展,对矿物直接合金化在转炉炼钢过程中的扩大应用和全面推广前景进行了分析。

吕春风,尚德礼,孙群,康磊,齐志宇[9](2015)在《转炉出钢过程加锰矿直接合金化技术研究》文中研究说明针对转炉加锰矿直接合金化工艺中锰收得率低的问题,研究开发了转炉出钢过程加锰矿进行直接合金化的工艺。结果表明:转炉出钢过程加锰矿直接还原合金化工艺无论从热力学还是动力学角度来说都是可行的。通过现场100 t转炉出钢过程加锰矿的生产试验可见,该工艺锰的收得率达到了80%以上,最高达到了95%,综合成本降低了3.43元/t以上。同时,该工艺不增加钢中的硫、磷等杂质含量,不污染钢液。

姬旦旦,王秋坤,李富伟,豆红卫,修建军[10](2014)在《转炉使用锰矿直接还原合金化的生产实践》文中指出研究表明提高锰收得率的条件包括低的炉渣氧化性、较高的终点碳含量等,邢钢炼钢厂采用锰矿直接还原合金化,锰矿吸收率平均为31%,最高为39%,可降低高碳锰铁消耗1.45kg/吨钢,可以降低合金成本9.12元/吨钢。

二、锰矿直接合金化的应用研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、锰矿直接合金化的应用研究(论文提纲范文)

(1)低锰高铁矿还原制备富锰渣及高效利用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 锰资源概述
        1.1.1 锰元素的基本性质
        1.1.2 锰矿石种类
        1.1.3 国内外锰资源分布概况
    1.2 低锰高铁矿冶炼研究进展
        1.2.1 低锰高铁矿冶炼国内外研究现状
        1.2.2 冶炼低锰高铁矿存在的问题
    1.3 富锰渣研究进展
        1.3.1 富锰渣国内外研究现状
        1.3.2 富锰渣研究中存在的问题
    1.4 研究意义和内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
2 原料性能及研究方法
    2.1 原料性能及试验设备
        2.1.1 低锰高铁矿
        2.1.2 还原剂
        2.1.3 熔剂
        2.1.4 试验仪器与设备
    2.2 试验流程及研究方法
        2.2.1 配料计算
        2.2.2 还原-熔分试验方案
        2.2.3 产物成分分析
        2.2.4 产物评价指标
        2.2.5 技术路线
3 锰矿还原-熔分过程热力学分析
    3.1 热力学理论基础
    3.2 锰矿还原过程热力学分析
        3.2.1 焦炭气化反应热力学分析
        3.2.2 锰氧化物还原热力学分析
    3.3 本章小结
4 低锰高铁矿还原熔分过程各因素影响试验研究
    4.1 温度对锰矿还原过程的影响
        4.1.1 温度对渣中锰、铁品位的影响
        4.1.2 温度对渣中锰回收率的影响
    4.2 碱度对锰矿还原过程的影响
        4.2.1 碱度对渣中锰、铁品位的影响
        4.2.2 碱度对渣中锰回收率的影响
    4.3 配碳量对锰矿还原过程的影响
        4.3.1 配碳量对渣中锰、铁品位的影响
        4.3.2 配碳量对渣中锰回收率的影响
    4.4 各因素对渣金分离的影响
    4.5 本章小结
5 响应曲面法优化低锰高铁矿冶炼富锰渣试验研究
    5.1 Box-Behnken响应曲面试验方案
    5.2 响应曲面法优化试验结果与分析
    5.3 交互作用下富锰渣品位的响应曲面分析
        5.3.1 碱度及配碳量对富锰渣品位的影响
        5.3.2 温度及配碳量对富锰渣品位的影响
        5.3.3 温度及碱度对富锰渣品位的影响
    5.4 优化参数及验证
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 硕士研究生学习阶段发表论文
致谢

(3)转炉锰矿直接合金化国内外现状及对策(论文提纲范文)

1 转炉锰矿直接合金化原理
2 锰矿直接合金化效果影响因素分析
    2.1 转炉渣量对 (MnO) 还原的影响
    2.2 转炉渣碱度对 (MnO) 还原的影响
    2.3 转炉渣中 (FeO) 含量对锰矿直接合金化的影响
    2.4 转炉终点碳含量对锰收得率的影响
3 国内外转炉锰矿直接合金化现状
4 实施锰矿直接合金化的对策和措施

(4)提高炉渣中MnO向钢中传递的试验(论文提纲范文)

1 炼钢过程中锰氧化物还原的热力学分析
2 试验
    2.1 试验原料的准备
    2.2 试验设备和方法
3 试验结果
4 结果分析与讨论
    4.1 钢中碳质量分数对渣钢间锰分配比的影响
    4.2 还原剂种类和用量对渣钢间锰分配比的影响
    4.3 温度对渣钢间锰分配比的影响
    4.4 底吹强度对渣钢间锰分配比的影响
    4.5 锰矿加入量对渣钢间锰分配比的影响
    4.6 锰矿直接合金化对钢中磷、硫的影响
5 结论

(5)锰矿在LF炉内还原率影响因素的研究(论文提纲范文)

1 前言
2 实验部分
    2.1 实验原料
    2.2 实验方案
    2.3 实验步骤
3 结果与讨论
    3.1 还原剂C的量对锰矿还原率的影响
    3.2 锰矿的量对锰矿还原率的影响
    3.3 还原剂种类对锰矿还原率的影响
4 结论

(6)转炉铬矿直接合金化的热力学及实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 文献综述
    1.1 铬元素简介
    1.2 铬矿特点及分布
    1.3 冶炼合金钢直接合金化国内外研究现状
        1.3.1 钨的直接合金化
        1.3.2 锰的直接合金化
        1.3.3 铌的直接合金化
        1.3.4 钼的直接合金化
        1.3.5 钒的直接合金化
    1.4 铬矿直接合金化的发展及研究现状
        1.4.1 铬矿直接合金化的工艺发展
        1.4.2 铬矿直接合金化的基础热力学研究现状
    1.5 课题研究意义及内容
2 铬在渣中的赋存价态计算
    2.1 转炉脱碳末期炉渣成分设计
    2.2 铬在渣中的赋存价态计算模型
        2.2.1 模型的建立
        2.2.2 模型验证
        2.2.3 模型计算结果及分析
        2.2.4 转炉脱碳末期铬在渣中赋存价态计算
    2.3 小结
3 转炉铬矿直接合金化热力学分析
    3.1 转炉铬矿直接合金化还原剂的选择
    3.2 标准状态下铬矿还原的热力学
    3.3 标准状态下铬氧化物还原的热力学
    3.4 转炉实际条件下的热力学分析
        3.4.1 钢液组分活度计算
        3.4.2 炉渣活度验证及计算
        3.4.3 实际反应的热力学计算
    3.5 小结
4 铬矿直接合金化还原剂配比的实验研究
    4.1 实验准备及步骤
        4.1.2 原料准备
        4.1.3 实验步骤
    4.2 实验结果及讨论
    4.3 小结
5 含碳铬矿粉压块自还原的实验研究
    5.1 铬矿粉压块自还原简介
    5.2 实验方法与方案
        5.2.1 实验方法
        5.2.2 实验方案设计
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 压块配加CSF处理的还原结果
        5.3.2 压块配加MSF处理的还原结果
    5.4 小结
6 铬矿直接合金化成本估算
    6.1 传统合金化成本计算
    6.2 直接合金化成本估算
    6.3 小结
7 结论
致谢
参考文献

(7)转炉终点渣钢间锰平衡状况分析(论文提纲范文)

1 从热力学角度分析转炉终点平衡状况
    1.1 锰矿分解热力学
    1.2 锰矿还原热力学
    1.3 转炉终点锰平衡热力学
2 目前转炉工业实践锰平衡状况分析
    2.1 各钢铁厂转炉终点锰矿直接合金化数据
    2.2 各钢铁厂转炉终点锰平衡状况分析
3 影响转炉终点锰平衡的因素分析
    3.1 温度对锰分配比的影响
    3.2 渣量对收得率的影响
    3.3 终点w([C])对锰分配比的影响
    3.4 w((TFe))对锰分配比的影响
    3.5 碱度对锰分配比的影响
4 提高转炉锰矿收得率工艺探讨
5 结论

(9)转炉出钢过程加锰矿直接合金化技术研究(论文提纲范文)

1 热力学分析
2 动力学分析
3 工业生产试验
    3. 1 锰收得率和综合成本分析
    3. 2 钢水初始碳含量对锰收得率的影响
    3. 3 转炉出钢温度和终渣碱度对锰收得率的影响
    3. 4 锰矿对钢中硫、磷含量的影响
    3. 5 锰矿对钢中夹杂物的影响
4 结 论

四、锰矿直接合金化的应用研究(论文参考文献)

  • [1]低锰高铁矿还原制备富锰渣及高效利用研究[D]. 杨鑫. 西安建筑科技大学, 2021(01)
  • [2]转炉锰矿直接合金化生产实践[J]. 王大萍,张波,郝春晖,刘浪,李春晓. 特殊钢, 2019(01)
  • [3]转炉锰矿直接合金化国内外现状及对策[J]. 张波,刘浪,李春晓,肖波,薛正良. 湖南工业大学学报, 2018(05)
  • [4]提高炉渣中MnO向钢中传递的试验[J]. 戴诗凡,吴伟,马登,张曦东,王鹏. 钢铁, 2017(08)
  • [5]锰矿在LF炉内还原率影响因素的研究[J]. 汪志鹏,范鼎东,沈乾坤. 赤峰学院学报(自然科学版), 2017(15)
  • [6]转炉铬矿直接合金化的热力学及实验研究[D]. 李伟. 重庆大学, 2017(06)
  • [7]转炉终点渣钢间锰平衡状况分析[J]. 戴诗凡,吴伟,张曦东,王鹏. 中国冶金, 2017(01)
  • [8]转炉自动化炼钢条件下的矿物直接合金化应用探讨[A]. 杨治争,曹同友,官计生. 中国计量协会冶金分会2015年会论文集, 2015
  • [9]转炉出钢过程加锰矿直接合金化技术研究[J]. 吕春风,尚德礼,孙群,康磊,齐志宇. 炼钢, 2015(01)
  • [10]转炉使用锰矿直接还原合金化的生产实践[A]. 姬旦旦,王秋坤,李富伟,豆红卫,修建军. 2014年低成本炼钢共性技术研讨会论文集, 2014

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锰矿直接合金化的应用研究
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