冶金资源高效利用
2012-9
冶金工业出版社
郭培民 等著
266
342000
《冶金资源高效利用》分为两篇，上篇为理论篇，主要介绍在冶金资源高效利用过程中相关的系统理论，包括矿物热力学性质估算方法与熔体活度计算厅法等。下篇是技术篇，主要介绍作者多年来在冶金资源高效利用方面取得的新技术成果，包括白钨矿、氧化钼矿、氧化钒矿、含钛铁矿、铜渣与铜精矿、钢厂含锌和含铅粉尘高效利用理论与技术以及新一代钼冶金工艺、氧化硼冶炼非晶母合金、红土矿冶炼镍铁合金、金属镁冶炼等新技术。
上篇 冶金资源高效利用理论
1 矿物热力学性质估算方法
1.1 概述
1.2 复合氧化物标准熵的估算
1.2.1 二元复合氧化物标准熵的双参数模型建立
1.2.2 三元复合氧化物标准熵的估算
1.3 复合氧化物标准生成焓的估算
1.3.1 二元复合氧化物标准生成焓的双参数模型
1.3.2 三元复合氧化物标准生成焓的估算
1.4 复合氧化物比热容的估算
1.4.1 二元复合氧化物的比热容模型
1.4.2 三元复合氧化物比热容值的估算
1.5 复合氧化物熔化焓的估算
1.5.1 电离能与复杂化合物结构的关系
1.5.2 CaWO4熔化焓的预测
1.5.3 CaMoO4熔化焓的预测
1.6 金属间化合物标准熵的估算
1.6.1 标准熵的双参数模型
1.6.2 不同估算模型的对比
1.7 金属间化合物比热容的估算
1.7.1 比热容的双参数模型
1.7.2 不同估算模型的对比
1.8 金属间化合物标准生成焓的估算
1.8.1 标准生成焓的双参数模型
1.8.2 不同估算模型的对比
1.9 典型离子化合物标准熵的估算模型
1.9.1 标准熵的双参数模型
1.9.2 标准熵的计算结果与分析
1.10 典型离子化合物比热容的估算模型
1.11 典型离子化合物标准生成焓的估算模型
2 矿物熔体活度计算
2.1 分子离子共存模型及改进
2.2 CaO—FeO—SiO2—V2O3四元渣系熔渣活度计算模型
2.2.1 组分确定
2.2.2 CaO—FeO—SiO2—V2O3四元渣系活度模型
2.2.3 熔渣中组分活度分析
2.3 CaO—SiO2—FeO—MoO3熔渣活度计算模型
2.3.1 模型建立
2.3.2 熔渣中组分活度分析
2.4 CaO—SiO2—FeO—WO3熔渣活度计算模型
2.4.1 模型建立
2.4.2 炉渣活度分析
2.5 CaO—FeO—Nb2O5—SiO2渣系活度模型
2.5.1 模型的建立
2.5.2 炉渣活度分析
2.6 CaO—MgO—FeO—SiO2—Al2O3—Cr2O3渣系活度模型
2.6.1 组分的确定
2.6.2 模型的建立
2.6.3 活度规律分析
2.7 CaO—SiO2—B2O3活度模型
2.7.1 炉渣构成的确定
2.7.2 CaO—SiO2—B2O3三元活度模型
2.7.3 熔渣组分活度的分析
2.8 FeSiB熔体中合金元素活度的计算
2.8.1 熔体组分的确定
2.8.2 Fe—Si—B三元活度模型
2.8.3 熔体细分活度的分析
2.8.4 硅、硼等活度图的研究
下篇 冶金资源高效利用技术
3 白钨矿高效利用理论与技术
3.1 白钨矿冶炼钨铁典型流程及存在的问题
3.1.1 钨铁生产工艺
3.1.2 钨铁工艺流程存在的问题
3.2 白钨矿还原热力学
3.2.1 △G和钨分配比LW
3.2.2 炉渣碱度对白钨矿还原的影响
3.2.3 钢液成分对白钨矿还原的影响
3.2.4 炉渣氧化性对白钨矿还原率的影响
3.3 白钨矿还原动力学研究
3.3.1 固态白钨矿还原动力学
3.3.2 白钨矿粉的铁浴还原
3.3.3 高温下白钨矿的还原反应
3.4 白钨矿炼钢的技术基础研究
3.4.1 硅铁粉还原白钨矿
3.4.2 炭粉还原白钨矿
3.4.3 硅碳混合还原白钨矿
3.4.4 碳化硅还原白钨矿
3.5 白钨矿直接炼钢过程中渣量控制
3.5.1 白钨矿直接还原工艺渣量计算
3.5.2 渣量计算与分析
3.6 白钨矿直接炼钢工业实践
3.6.1 用铁合金冶炼W6Mo5Cr4V高速钢
3.6.2 用白钨矿冶炼W6Mo5Cr4V高速钢
3.7 白钨矿粉直接还原制备新技术
3.7.1 碳与白钨矿之间的反应
3.7.2 碳与氧化钨之间的反应
3.7.3 新流程构思
4 氧化钼矿高效利用理论与技术
4.1 钢铁块的生产
4.2 氧化钢还原热力学
4.2.1 △G和钼分配比LMo
4.2.2 炉渣碱度对氧化钼还原的影响
4.2.3 钢液成分对氧化钼还原的影响
4.2.4 炉渣氧化性对氧化钼还原率的影响
4.3 氧化钼低温还原动力学研究
4.3.1 碳还原氧化钼动力学
4.3.2 碳化硅还原氧化钼
4.3.3 氧化钼高温还原动力学研究
4.4 抑制氧化钼挥发的研究
4.4.1 空气中氧化钼挥发的热力学
4.4.2 空气中氧化钼挥发的动力学
4.4.3 抑制氧化钼挥发的方法
4.5 氧化钼炼钢过程工艺参数对收得率的影响试验
4.5.1 氧化钼形式对还原率的影响
4.5.2 氧化钙配入量对还原率的影响
4.5.3 氧化钼加入量对还原率的影响
4.6 氧化钼直接还原工艺渣量计算
4.6.1 硅铁还原氧化钼
4.6.2 碳化硅还原氧化钼
4.6.3 炭粉还原氧化钼
4.6.4 渣量计算与分析
4.7 用氧化钼冶炼W6Mo5Cr4V高速钢工业实践
4.7.1 不采用抑制氧化钼挥发技术的工业试验
4.7.2 采用抑制氧化钼挥发技术的工业试验
4.8 氧化钼矿直接还原制备新技术
5 新一代钼冶金工艺理论与技术
5.1 传统钼冶金流程与新一代钼冶金流程
5.1.1 传统钼冶金流程
5.1.2 新一代高效绿色钼冶金流程提出与特点
5.2 钼精矿真空分解理论
5.2.1 MoS2分解理论真空度
5.2.2 液—气硫黄转换关系
5.2.3 钼精矿中杂质去除
5.2.4 深脱硫的问题
5.2.5 真空分解对粒度的要求
5.2.6 真空分解能耗估算
5.2.7 真空分级分离
5.3 钼精矿真空分解技术实践
5.3.150kg级真空分解系统与实践
5.3.2 千吨级真空分解系统与实践
5.4 高纯超细MoO3粉体制备
5.4.1 高纯MoO3新工艺流程
5.4.2 高纯MoO3制备原理
5.5 超纯MoS2粉体制备
5.5.1 MoS2制备现状
5.5.2 超纯MoS2制备新技术的路线选择
5.5.3 超纯MoS2制备中开发的高效浸出技术
5.5.4 超纯MoS2粉体的制备技术应用
5.6 含铼钼精矿的高效利用
5.6.1 含铼钼精矿利用现状
5.6.2 含铼钼精矿高效利用理论
5.6.3 含铼钼精矿高效利用方法
5.7 镍钼矿的高效利用
5.7.1 镍钼矿利用现状
5.7.2 镍钼矿真空冶炼理论
5.7.3 镍钼矿高效利用途径
……
6 氧化硼冶炼非晶母合金理论与技术
7 红土矿冶炼镍铁合金理论与技术
8 氧化钒高效利用理论与技术
9 含钛铁矿高效利用理论与技术
10 金属镁冶炼新技术
11 铜渣与铜精矿高效利用理论与技术
12 钢厂含锌、含铅粉尘高效利用理论与技术
附录 作者在资源高效利用领域的研究成果
参考文献
版权页： 插图： 因此，钛铁矿低能耗冶炼的关键在于：如何在较低的温度下，在不降低钛渣和金属铁品质条件下，将金属铁充分与钛渣分离。电炉熔炼法可以实现金属铁与炉渣充分分离，但它是高温冶炼，能耗过高。而目前研究的其他还原方法，不能实现金属铁与钛渣的充分分离。 在9.2.1节和9.2.2节中，重点介绍了钛铁矿的低温还原热力学和动力学，确定了比较适宜的冶炼温度。还原后的产物其实是以TiO2、金属铁为主要物相，并含有部分脉石相。此时有两种处理方式，一种是直接将热态还原产物继续加热到高温态（大于1600℃以上），确保渣铁充分分离，这种方法与电炉熔炼法冶炼相比，可以节省一部分能量，但是研究不彻底；另一种是冷却后通过磁选方式分离铁和TiO2相，但是还原后的金属铁很细小，难以与钛渣有效分离。 为了解决铁与钛渣分离的能耗及效率问题，作者提出了铁晶粒长大理论，将金属铁粒长大到1 mm左右水平，解决钛渣和铁分离的难题。 研究表明，金属铁的渗碳有利于铁的晶粒长大，铁中的渗碳量越高，越有利于金属铁的聚集。低温渗碳的关键是碳与铁充分接触，有着较大的接触面积，利用表面积的优势弥补温度不足带来的影响；另外，利用外场的加入强化铁的渗碳。在渗碳充分条件下，促进铁晶粒在钛渣中的低温聚集和长大规律，特别是外场对铁晶粒长大有明显作用，为金属铁与钛渣的充分分离提供最佳条件。 通过研究，在小于1300℃条件下，实现铁在钛渣中的聚集，见试验照片（见图9—5）。 9.2.4钛铁矿低温还原与晶粒长大流程 在上述研究基础上，作者提出了钛铁矿低温还原与晶粒长大新流程（见图9—6）：首先将一定比例的钛铁矿粉与还原剂粉混合，再在高效球磨机中充分混匀，然后将样品放入低温还原反应器内加热与还原，还原后的物料再在晶粒长大反应器内完成铁粒长大，冷却后破碎，通过磁选方式完成钛渣与铁粒分离。 新技术的特点如下： （1）能耗低。低温还原工艺的最主要特点是降低冶炼能耗：由于冶炼温度低（1100℃还原至1300℃长大），物料的物理热量仅为0.9GJ／t高钛渣（240kW•h／t高钛渣），仅相当于电炉熔炼法的1／4～1／3左右；其次，在100℃左右，化学反应较单一（铁的还原），而TiO2的还原等副反应（如TiO2→Ti3O5→Ti2O3）难以发生，因此化学反应耗热少（500kW•h／t高钛渣），约为电炉熔炼法的60％左右；再次，低温条件下，尾气、冷却水带走的热量也仅相当于电炉熔炼法的1／3左右。因此，低温法冶炼高钛渣的能量约为1100kW•h／t高钛渣，相当于电炉熔炼法的1／3左右。 （2）冶炼方法灵活。低温还原工艺除了可以用电加热外，还可采用煤或气作为热源。还原剂的选择可根据钛铁矿的成分而定，如果钛铁矿中全铁含量高、而脉石（MgO、SiO2、Al2O3等）杂质含量低，通过还原可以得到TiO2含量为90％以上的高钛渣，则可选用较纯的碳质还原剂（如炭粉等）。若钛铁矿中脉石含量高，通过还原可以得到TiO2含量为80％左右的高钛渣，则可选用低灰分的煤粉作为还原剂。 （3）环保友好。低温冶炼法可用煤作为还原剂，而不需要焦炭或石油焦作为还原剂，避免了冶炼焦炭或石油焦过程的环境污染。低温下NOx、SOx等有害气体难以形成，因此排放量远低于电炉熔炼法的排放量。低温下，冷却水的用量也要明显少于电炉熔炼法的用量。
《冶金资源高效利用》可供冶金和资源领域的科研、生产、管理、教学人员参考。
