Влияние температурных режимов на формирование железных самородков при бесфлюсовой переработке титаномагнетита

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 8941 (2022) Цитировать эту статью

1167 Доступов

2 цитаты

Подробности о метриках

Технология, используемая для переработки титаномагнетита, в настоящее время ограничивается вращающейся электрической печью. Разрабатываются и другие технологии, в том числе выделение железа в виде железного самородка при восстановлении титаномагнетита углем без добавления флюса. Изучено влияние различных температурных режимов на формирование самородков железа из титаномагнетита. Начальная температура варьировалась от 700 до 1380 °С, а конечная температура поддерживалась постоянной на уровне 1380 °С. Результаты эксперимента показали, что начальная температура влияет на образование железных самородков. При начальной температуре 700–1100 °С образуется множество железных самородков размером до 3 мм, а при начальной температуре 1200 °С образуется один самородок размером около 4 мм. При начальных температурах 1300 и 1380 °С железные самородки не образовывались из-за образования корки металлического железа на поверхности восстановленных брикетов. Оптимальная начальная температура составляла 1000°С для достижения высокого извлечения железа в самородках.

Титаномагнетит (ТТМ) является одним из сырьевых материалов для производства железа, титана и ванадия. Индонезия является одной из стран, обладающих ресурсами титаномагнетита, в основном из железного песка на пляже, в количестве 941 миллиона тонн. Технология, используемая для обработки ТТМ, в настоящее время ограничивается вращающейся электрической печью1,2. Для корректировки химического состава шлака на стадии плавки в электропечи необходимо добавлять известняк, что отрицательно влияет на содержание диоксида титана в шлаке. Для увеличения содержания диоксида титана в шлаке предложено проводить бесфлюсовую плавку ТТМ в электропечи3.

Кроме того, можно использовать доменную печь, но ТТМ необходимо смешивать с обычной железной рудой, где максимальное количество ТТМ в смеси составляет около 65%4,5. Из-за более низкой рабочей температуры доменной печи, чем электрической печи, необходимо добавлять больше флюсов, которые могут разбавить содержание диоксида титана в шлаке. Кроме того, другими проблемами являются образование TiC и TiN, поскольку атмосфера в подине доменной печи очень восстановительная, а также использование горячего дутья в фурмах в качестве источника азота. TiC и TiN делают шлак вязким, в результате чего большое количество металла захватывается и попадает в шлак6.

Альтернативно, многие исследования были сосредоточены на прямом восстановлении ТТМ в твердом состоянии углеродсодержащими материалами, при этом железо можно отделить от других оксидов с помощью магнитных сепараторов7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19,20,21,22,23. Уголь в качестве восстановителя показал лучшие результаты, чем кокс, графит или биоуголь21. Добавление угля можно производить одновременно путем смешивания с ТТМ или путем погружения окатышей или брикетов в угольный пласт. Оптимальная температура восстановления ТТМ составила 1200 °С17,21. Также было исследовано, что добавление сульфата натрия, карбоната натрия и флюорита кальция в качестве добавок способствует миграции, накоплению и росту железа в более крупные частицы10,13,16,18,23. Образование самородков при времени обработки 440 мин и температуре до 1350 °С наблюдалось Ху с соавт.8, но в экспериментах с использованием лабораторной печи с вращающимся подом при температуре 900—1350 °С было выделено на три зоны, образования самородков не отмечено12. Образование железных самородков из первичной железной руды, а именно гематита, было исследовано Мацумурой и др.24 в 1996 году, что позже стало основой для разработки технологии ITMk3 компанией Kobe Steel25,26,27.

В предыдущей работе мы представили, что железные самородки были сформированы путем восстановления композитных окатышей ТТМ/уголь с использованием схемы изотермического градиента температуры, где начальная температура составляла 1000 °C и увеличивалась до конечной температуры 1380 °C со скоростью нагрева 6,33 °С/мин28. Кроме того, было также исследовано влияние толщины брикета на извлечение железа29. Кроме того, начальная температура может влиять на извлечение железа в самородках. Поэтому в этой статье мы сообщаем о влиянии различных температурных режимов на образование железных самородков и восстановление железа в самородках путем изменения начальной температуры.