釩鈦磁鐵礦球團軟化滴落行為機理研究

《釩鈦磁鐵礦球團軟化滴落行為機理研究》是依託北京科技大學，由國宏偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：釩鈦磁鐵礦球團軟化滴落行為機理研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：國宏偉
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

當前國內鋼鐵行業大面積虧損，採用低價釩鈦磁鐵礦球團，降低煉鐵原料成本，是許多鋼鐵企業低成本戰略的重要手段之一。但使用釩鈦磁鐵礦球團比例較大後，會導致高爐順行困難。因此通過對釩鈦磁鐵礦球團在高爐中軟化、滴落機理進行研究，改善高爐的冶煉效果，重要而迫切。針對國內外對於釩鈦磁鐵礦球團軟化、滴落行為機理的研究存在不足，本項目首先研究釩鈦磁鐵礦球團在還原過程發生的微觀結構、物相組成變化，完善其還原過程微觀結構相變及元素遷移機理；然後研究釩鈦磁鐵礦球團液相的生成溫度、液相生成量與料柱變形量的關係，揭示釩鈦磁鐵礦球團軟化行為機理；最後基於球團液滴滴落所涉及的物相重構分析，引入懸垂液滴滴落力學方法，分析球團滴落行為，揭示球團滴落行為機理。該項目研究成果能夠為釩鈦磁鐵球團礦高效、穩定、合理的套用於高爐提供依據，解決鋼鐵企業在使用釩鈦磁鐵球團礦實行低成本原料戰略中出現的問題，具有十分重要的理論與現實意義。

結題摘要

當前國內鋼鐵行業大面積虧損，採用低價釩鈦磁鐵礦球團，降低煉鐵原料成本，是許多鋼鐵企業低成本戰略的重要手段之一。但使用釩鈦磁鐵礦球團比例較大後，會導致高爐順行困難。因此系統地研究釩鈦磁鐵礦球團在高爐中還原、軟化、滴落行為機理，對改善其冶煉效果具有重要的作用。 基於此，本項目開展了系列研究工作，具體研究成果如下：（1）研究釩鈦磁鐵礦球團在還原過程微觀結構相變及元素遷移機理。研究得出，釩鈦球團較普通球團難還原，釩鈦球團在還原過程中出現鐵鈦分離現象，還原形成的鈦鐵晶石以及外層形成緻密的金屬鐵球殼共同導致釩鈦球團還原速率降低，高溫還原性能較差；通過實驗和熱力學分析證明釩鈦球團中Fe2O3和Fe2TiO5的還原不是並列進行的，含鈦鐵礦物除了Fe2TiO5極容易還原外，其他都只能在浮氏體還原成金屬鐵後才能進行，釩鈦球團中含鈦鐵礦物的還原是球團金屬化率提高的限制性環節。（2）研究釩鈦磁鐵礦球團液相生成溫度、生成量與料柱變形量的關係，揭示其軟化行為機理。研究得出：含鈦鐵氧化物難還原使得釩鈦球團中FeO含量減少，部分FeO同固溶於鈦磁鐵礦中的TiO2結合生成難還原的鈦鐵晶石，這導致釩鈦球團液相生成溫度升高和液相生成量減少，從而使釩鈦球團軟化開始、軟化終了溫度和最大壓差的溫度都高於普通球團礦，變形量低於普通球團；釩鈦球團中難還原、高的熔點鈦鐵化合物具有一定的抵抗變形的能力，這些鈦鐵化合物與金屬鐵交織在一起阻礙金屬鐵滲碳使金屬鐵能夠保持較高的熔點；這兩方面原因使得釩鈦球團具有較高的抵抗變形的能力。（3）基於釩鈦球團液滴滴落所涉及的渣相變化情況，引入滴落渣透焦行為實驗，分析球團滴落行為，揭示其滴落行為機理。研究發現釩鈦球團的渣相粘度較大，容易形成泡沫渣，導致釩鈦球團還原後期壓差降低緩慢，渣鐵滴落相對困難；對滴落渣樣進行渣穿焦實驗，結果顯示FeO含量對焦炭對初渣的滯留率的影響不大；當FeO含量固定為15%時，TiO2不超過10%情況下，TiO2含量對焦炭對初渣的滯留率的影響不大，但當TiO2含量達到15%時，焦炭對初渣的滯留率有明顯增加；當含鈦初渣與焦炭接觸時，形成渣-鐵-焦界面；由此分析得出透焦行為可用於表征釩鈦球團滴落性能。 該項目研究成果能夠為釩鈦磁鐵球團礦高效、穩定、合理的套用於高爐提供依據，解決鋼鐵企業在使用釩鈦磁鐵球團礦實行低成本原料戰略中出現的問題，具有十分重要的理論與現實意義。