TiO2对高铬钒钛机制磁铁矿球团破碎强度和冶炼的影响外文翻译资料

TiO₂对高铬钒钛机制磁铁矿球团破碎强度和冶炼的影响

龚金成，新雪，陶江，段培宁

摘要：本文研究了TiO₂对高铬钒钛磁铁矿球团抗压强度的影响。一方面，随着TiO₂的增加，抗压强度明显降低。另一方面，对于高铬钒钛磁铁矿和钛精矿的处理，磨削后的抗压强度有明显的增加。研究发现破碎强度与矿物相和显微结构有很大的关系。我们进行了二氧化钛含量对高铬钒钛磁铁矿球团冶炼机理的研究。在2.47至12.14pct的范围内，随着二氧化钛含量的增加，软化起始温度和软化温度逐渐升高，软化区逐渐变窄，熔化起始温度和滴落温度升高，熔滴温区也增加。总体上而言，渗透率指数随TiO₂的增加而增大。在渣-铁水分离过程中，移动到铁水中的Cr和V的量明显高于移动到的铁渣的量，而Ti移动到炉渣的量比移动到铁水的量大得多。它证明随着TiO₂含量的增加，Ti（C，N）在焦炭表面增加并积聚作为特殊的常规刚性颗粒。而熔化铁的量随着TiO₂含量的增加而降低，这与现在随着TiO₂含量的增加，滴加难度增加的结果相一致。

工业部：10.1007/s11663-016-0628-7

国际矿物、金属与材料和美国机械协会2016

龚金成，博士研究生，陶江，教授，高级工程师，东北大学材料与冶金学院，沈阳110819，中国。联系邮箱：xuexx@mail.neu。手稿提交2015年8月23日。文章在线发表2016年3月21日。冶金与材料交易47bB卷，2016年六月

1.介绍

高铬钒钛磁铁矿（以下统一简称为高铬钒钛磁铁矿）赋存有很多有价值的元素，包括丰富的Fe和Cr，V，Ti，是一种重要的极具开发价值的矿产资源。^[1-4]在中国攀西-红格区有超过3.5万亿吨的高铬钒钛磁铁矿。到目前为止，中国国内高铬钒钛磁铁矿尚未得到充分的开发和大规模使用，主要原因在于不成熟炉渣的利用技术以及贵重金属利用效率低，所以工艺亟待改进。因此，研究该特殊矿产资源的综合利用是非常有意义的。

在过去的十年中，相当数量的普通钒钛磁铁矿的研究已完成。^[5–15]然而，对高铬钒钛磁铁矿研究一直存在缺陷。^[2,3,16]Cr₂O₃是一种耐火氧化物，直接影响高炉还原结渣的过程，而且在铁水中的铬也会显著影响后续转炉提钒工艺^[4]因此，对于它的研究对于铬钒钛磁铁矿而言是非常必要的。

众所周知，在可预见的未来，高炉炼铁将是铁主要的生产方式。目前，可行的和主流的高铬钒钛磁铁矿综合利用过程也对应了烧结高炉冶炼的技术路线。^[1–3，16]因此，造粒生产是综合利用高铬钒钛磁铁矿的基础。Xu在把研磨后的颗粒作为原材料前后研究了关于高铬钒钛磁铁矿的破碎强度变化规律与球团组织氧化球团的规律^[17]。Ou研究表明MgO的量会对实验产生影响，进而影响高铬钒钛磁铁矿球团的抗压强度。^[18]然而，目前在国内和国外关于TiO₂对高铬钒钛效果没有研究文献，磁铁矿颗粒，高铬钒钛磁铁矿在爆炸熔炉的冶炼机理更是无从谈起。Cheng等^[2]开展了非等温高铬还原机理及动力学以及高炉块状区模拟条件下钒钛磁铁矿球团研究。

Liu等^[3]研究了含高铬钒钛磁铁矿内聚区的球团的还原过程。Paananen等^[19]研究了TiO₂含量对铁矿石还原的影响，并且通过在磁铁矿和磁铁矿中添加金红石实现了赤铁精矿的合成。此外，众所周知TiO₂对钒钛磁铁矿冶炼的影响很大，并且据推测，TiO₂应该对高炉的实践效果具有重大影响。在以上背景下，本研究侧重于详细研究通过改变TiO₂配比影响钛精矿百分比而影响的炉内熔炼机理，这是通过高铬钒钛磁铁矿球团和爆炸的不同而实现的，总而言之，开展这项工作是非常重要的。

在目前的工作中，首次研究了TiO₂对颗粒断裂强度和显微组织的影响。在制备合格氧化高铬的基础上钒钛磁铁矿球团软熔滴落，在实验室中进行了不同的TiO₂轴承颗粒和TiO₂的效果的实验，我们采用了X射线荧光光谱、ICP-AES、XRD等多种检测手段对冶炼机理进行了进一步研究，并用SEM-EDS实验方法的研究参数。

2.实验

A.实验材料

在本研究中，高铬钒钛磁铁矿球团需要从高铬钒钛磁铁矿制备，将国内普通矿石，钛精矿，混合1pct膨润土而制成。所有原始的磨矿产品经过直径为0.5mm的筛子。高铬钒钛磁铁矿矿石和国内oukong矿石的混合比为4:6，在含有0，5，10，20，和30%的钛精矿的高铬钒钛磁铁矿的基础上添加了国内oukong矿石，在表一显示在高铬钒钛球团配料比例造球团与适当的条件包括时间、水、运行速度的影响。而氧化焙烧制备颗粒的模拟高炉工艺条件及温度如表二所示。抗压强度氧化高铬钒钛磁铁矿颗粒的大小10至12.5mm，根据标准测量GB/T14201-1993（在铁球团的测定的抗压强度）。实验次数为根据抗压强度每个数据点进行，总共66次。对氧化高铬抗压强度钒钛磁铁矿颗粒样品进行实验发现比后者软化熔滴实验高于2000N/A，和颗粒样品的大小相比也高出10至12.5mm。表三描述的是化学成分、钛精矿质量百分比不同的高铬钒钛氧化球团关于不同TiO₂含量对制备球团的影响样品粒级为2.47，4.44，6.18，9.22，和12.14,含量为0，5，10，20，和30%。

表一 对高Cr钒钛磁铁矿颗粒材料比例的准备

表二 高Cr钒钛磁铁矿颗粒氧化焙烧的温度制度

表三 含不同质量Pct钛精矿的高Cr钒钛磁铁矿颗粒的化学组成

B.实验方法

高铬钒钛球团的软熔滴实验是在东北大学冶金性能测试实验室的高温炉内进行的。软化熔融所用的坩埚尺寸为内径75mm，外径85mm，高度180mm。有26个孔直径为5mm的小圆孔均匀分布在坩埚底部。这些孔洞是给煤气流过炉料和熔铁渣注水冷却用的。

为了模拟高炉炉料条件，将20mm的厚度焦炭（大小：10-12.5mm）放置在坩埚底部并将500g高铬钒钛球团矿放置在高度为40mm的的焦炭颗粒上。在确保坩埚中的原材料、压力杆和充电坩埚和放在还原管和确保热电偶良好的前提下充电。实验对仪器管底的密封要求是相当高的，主要是为了防止气体泄漏，如有精度要求还应保证差压。然后通过外部压力压在压力杆上调整位移传感器平稳。在实验过程中，负荷程度在下降时主要调整压力手按负荷。加载值分别为1Kg/m2。随着准备工作的完成，参照以前的研究,实验过程中采用温度分布和还原气氛的条件如表四[20]所示。升温速率分别为10K/min（10℃/min）低于1173K（900℃），3K/min（3℃/min），在1173K（900℃）至1293K（1020℃），和5K/min（5℃/min,最后从1293K（1020℃）。为了防止实验完成后滴漏未完全滴完产品再次被氧化，氩气被引入后应立即减少。

高铬钒钛球团矿抗压强度的测定是在电子万能试验机中进行的（WDW-1010;承德科技科技仪器有限公司，承德，中国）。用化学分析的方法分析原材料球团样品和不同的还原产品，包括用熔融法X射线荧光（XRF、ZSXPrimusII；Rigaku，日本）和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES，Optima8300dv；PerkinElmer）分析了铁水和炉渣。对矿物相的高铬钒钛球团矿和渣进行X射线衍射（XRD、Xrsquo;PertPRO；Panalytical，Almelo，荷兰）。Cu、Ka进行辐射（k=1.5406A˚，）和微观结构、元素组成和颗粒分布测试，并用扫描电子显微镜-能量分散光谱（SEM-EDS，CarlZeissGmbH，Jena，德国）对消耗的产品进行了检查，。之前XRF，ICP-AES，XRD表征，所有样品磨成细粉。之前用SEM-EDS表征的样品的熔融铁被磨成细粉，和样品高铬钒钛球团矿产生大量的不滴状产品块状材料。

表四 还原气氛下熔融液滴的温度曲线测定实验