冶金資源高效利用

內(nèi)容概要

　　《冶金資源高效利用》分為兩篇，上篇為理論篇，主要介紹在冶金資源高效利用過程中相關(guān)的系統(tǒng)理論，包括礦物熱力學(xué)性質(zhì)估算方法與熔體活度計(jì)算廳法等。下篇是技術(shù)篇，主要介紹作者多年來在冶金資源高效利用方面取得的新技術(shù)成果，包括白鎢礦、氧化鉬礦、氧化釩礦、含鈦鐵礦、銅渣與銅精礦、鋼廠含鋅和含鉛粉塵高效利用理論與技術(shù)以及新一代鉬冶金工藝、氧化硼冶煉非晶母合金、紅土礦冶煉鎳鐵合金、金屬鎂冶煉等新技術(shù)。

書籍目錄

上篇 冶金資源高效利用理論
1 礦物熱力學(xué)性質(zhì)估算方法
1.1 概述
1.2 復(fù)合氧化物標(biāo)準(zhǔn)熵的估算
1.2.1 二元復(fù)合氧化物標(biāo)準(zhǔn)熵的雙參數(shù)模型建立
1.2.2 三元復(fù)合氧化物標(biāo)準(zhǔn)熵的估算
1.3 復(fù)合氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成焓的估算
1.3.1 二元復(fù)合氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成焓的雙參數(shù)模型
1.3.2 三元復(fù)合氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成焓的估算
1.4 復(fù)合氧化物比熱容的估算
1.4.1 二元復(fù)合氧化物的比熱容模型
1.4.2 三元復(fù)合氧化物比熱容值的估算
1.5 復(fù)合氧化物熔化焓的估算
1.5.1 電離能與復(fù)雜化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系
1.5.2 CaWO4熔化焓的預(yù)測
1.5.3 CaMoO4熔化焓的預(yù)測
1.6 金屬間化合物標(biāo)準(zhǔn)熵的估算
1.6.1 標(biāo)準(zhǔn)熵的雙參數(shù)模型
1.6.2 不同估算模型的對(duì)比
1.7 金屬間化合物比熱容的估算
1.7.1 比熱容的雙參數(shù)模型
1.7.2 不同估算模型的對(duì)比
1.8 金屬間化合物標(biāo)準(zhǔn)生成焓的估算
1.8.1 標(biāo)準(zhǔn)生成焓的雙參數(shù)模型
1.8.2 不同估算模型的對(duì)比
1.9 典型離子化合物標(biāo)準(zhǔn)熵的估算模型
1.9.1 標(biāo)準(zhǔn)熵的雙參數(shù)模型
1.9.2 標(biāo)準(zhǔn)熵的計(jì)算結(jié)果與分析
1.10 典型離子化合物比熱容的估算模型
1.11 典型離子化合物標(biāo)準(zhǔn)生成焓的估算模型
2 礦物熔體活度計(jì)算
2.1 分子離子共存模型及改進(jìn)
2.2 CaO—FeO—SiO2—V2O3四元渣系熔渣活度計(jì)算模型
2.2.1 組分確定
2.2.2 CaO—FeO—SiO2—V2O3四元渣系活度模型
2.2.3 熔渣中組分活度分析
2.3 CaO—SiO2—FeO—MoO3熔渣活度計(jì)算模型
2.3.1 模型建立
2.3.2 熔渣中組分活度分析
2.4 CaO—SiO2—FeO—WO3熔渣活度計(jì)算模型
2.4.1 模型建立
2.4.2 爐渣活度分析
2.5 CaO—FeO—Nb2O5—SiO2渣系活度模型
2.5.1 模型的建立
2.5.2 爐渣活度分析
2.6 CaO—MgO—FeO—SiO2—Al2O3—Cr2O3渣系活度模型
2.6.1 組分的確定
2.6.2 模型的建立
2.6.3 活度規(guī)律分析
2.7 CaO—SiO2—B2O3活度模型
2.7.1 爐渣構(gòu)成的確定
2.7.2 CaO—SiO2—B2O3三元活度模型
2.7.3 熔渣組分活度的分析
2.8 FeSiB熔體中合金元素活度的計(jì)算
2.8.1 熔體組分的確定
2.8.2 Fe—Si—B三元活度模型
2.8.3 熔體細(xì)分活度的分析
2.8.4 硅、硼等活度圖的研究
下篇 冶金資源高效利用技術(shù)
3 白鎢礦高效利用理論與技術(shù)
3.1 白鎢礦冶煉鎢鐵典型流程及存在的問題
3.1.1 鎢鐵生產(chǎn)工藝
3.1.2 鎢鐵工藝流程存在的問題
3.2 白鎢礦還原熱力學(xué)
3.2.1 △G和鎢分配比LW
3.2.2 爐渣堿度對(duì)白鎢礦還原的影響
3.2.3 鋼液成分對(duì)白鎢礦還原的影響
3.2.4 爐渣氧化性對(duì)白鎢礦還原率的影響
3.3 白鎢礦還原動(dòng)力學(xué)研究
3.3.1 固態(tài)白鎢礦還原動(dòng)力學(xué)
3.3.2 白鎢礦粉的鐵浴還原
3.3.3 高溫下白鎢礦的還原反應(yīng)
3.4 白鎢礦煉鋼的技術(shù)基礎(chǔ)研究
3.4.1 硅鐵粉還原白鎢礦
3.4.2 炭粉還原白鎢礦
3.4.3 硅碳混合還原白鎢礦
3.4.4 碳化硅還原白鎢礦
3.5 白鎢礦直接煉鋼過程中渣量控制
3.5.1 白鎢礦直接還原工藝渣量計(jì)算
3.5.2 渣量計(jì)算與分析
3.6 白鎢礦直接煉鋼工業(yè)實(shí)踐
3.6.1 用鐵合金冶煉W6Mo5Cr4V高速鋼
3.6.2 用白鎢礦冶煉W6Mo5Cr4V高速鋼
3.7 白鎢礦粉直接還原制備新技術(shù)
3.7.1 碳與白鎢礦之間的反應(yīng)
3.7.2 碳與氧化鎢之間的反應(yīng)
3.7.3 新流程構(gòu)思
4 氧化鉬礦高效利用理論與技術(shù)
4.1 鋼鐵塊的生產(chǎn)
4.2 氧化鋼還原熱力學(xué)
4.2.1 △G和鉬分配比LMo
4.2.2 爐渣堿度對(duì)氧化鉬還原的影響
4.2.3 鋼液成分對(duì)氧化鉬還原的影響
4.2.4 爐渣氧化性對(duì)氧化鉬還原率的影響
4.3 氧化鉬低溫還原動(dòng)力學(xué)研究
4.3.1 碳還原氧化鉬動(dòng)力學(xué)
4.3.2 碳化硅還原氧化鉬
4.3.3 氧化鉬高溫還原動(dòng)力學(xué)研究
4.4 抑制氧化鉬揮發(fā)的研究
4.4.1 空氣中氧化鉬揮發(fā)的熱力學(xué)
4.4.2 空氣中氧化鉬揮發(fā)的動(dòng)力學(xué)
4.4.3 抑制氧化鉬揮發(fā)的方法
4.5 氧化鉬煉鋼過程工藝參數(shù)對(duì)收得率的影響試驗(yàn)
4.5.1 氧化鉬形式對(duì)還原率的影響
4.5.2 氧化鈣配入量對(duì)還原率的影響
4.5.3 氧化鉬加入量對(duì)還原率的影響
4.6 氧化鉬直接還原工藝渣量計(jì)算
4.6.1 硅鐵還原氧化鉬
4.6.2 碳化硅還原氧化鉬
4.6.3 炭粉還原氧化鉬
4.6.4 渣量計(jì)算與分析
4.7 用氧化鉬冶煉W6Mo5Cr4V高速鋼工業(yè)實(shí)踐
4.7.1 不采用抑制氧化鉬揮發(fā)技術(shù)的工業(yè)試驗(yàn)
4.7.2 采用抑制氧化鉬揮發(fā)技術(shù)的工業(yè)試驗(yàn)
4.8 氧化鉬礦直接還原制備新技術(shù)
5 新一代鉬冶金工藝?yán)碚撆c技術(shù)
5.1 傳統(tǒng)鉬冶金流程與新一代鉬冶金流程
5.1.1 傳統(tǒng)鉬冶金流程
5.1.2 新一代高效綠色鉬冶金流程提出與特點(diǎn)
5.2 鉬精礦真空分解理論
5.2.1 MoS2分解理論真空度
5.2.2 液—?dú)饬螯S轉(zhuǎn)換關(guān)系
5.2.3 鉬精礦中雜質(zhì)去除
5.2.4 深脫硫的問題
5.2.5 真空分解對(duì)粒度的要求
5.2.6 真空分解能耗估算
5.2.7 真空分級(jí)分離
5.3 鉬精礦真空分解技術(shù)實(shí)踐
5.3.150kg級(jí)真空分解系統(tǒng)與實(shí)踐
5.3.2 千噸級(jí)真空分解系統(tǒng)與實(shí)踐
5.4 高純超細(xì)MoO3粉體制備
5.4.1 高純MoO3新工藝流程
5.4.2 高純MoO3制備原理
5.5 超純MoS2粉體制備
5.5.1 MoS2制備現(xiàn)狀
5.5.2 超純MoS2制備新技術(shù)的路線選擇
5.5.3 超純MoS2制備中開發(fā)的高效浸出技術(shù)
5.5.4 超純MoS2粉體的制備技術(shù)應(yīng)用
5.6 含錸鉬精礦的高效利用
5.6.1 含錸鉬精礦利用現(xiàn)狀
5.6.2 含錸鉬精礦高效利用理論
5.6.3 含錸鉬精礦高效利用方法
5.7 鎳鉬礦的高效利用
5.7.1 鎳鉬礦利用現(xiàn)狀
5.7.2 鎳鉬礦真空冶煉理論
5.7.3 鎳鉬礦高效利用途徑
……
6 氧化硼冶煉非晶母合金理論與技術(shù)
7 紅土礦冶煉鎳鐵合金理論與技術(shù)
8 氧化釩高效利用理論與技術(shù)
9 含鈦鐵礦高效利用理論與技術(shù)
10 金屬鎂冶煉新技術(shù)
11 銅渣與銅精礦高效利用理論與技術(shù)
12 鋼廠含鋅、含鉛粉塵高效利用理論與技術(shù)
附錄 作者在資源高效利用領(lǐng)域的研究成果
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   因此，鈦鐵礦低能耗冶煉的關(guān)鍵在于：如何在較低的溫度下，在不降低鈦渣和金屬鐵品質(zhì)條件下，將金屬鐵充分與鈦渣分離。電爐熔煉法可以實(shí)現(xiàn)金屬鐵與爐渣充分分離，但它是高溫冶煉，能耗過高。而目前研究的其他還原方法，不能實(shí)現(xiàn)金屬鐵與鈦渣的充分分離。 在9.2.1節(jié)和9.2.2節(jié)中，重點(diǎn)介紹了鈦鐵礦的低溫還原熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，確定了比較適宜的冶煉溫度。還原后的產(chǎn)物其實(shí)是以TiO2、金屬鐵為主要物相，并含有部分脈石相。此時(shí)有兩種處理方式，一種是直接將熱態(tài)還原產(chǎn)物繼續(xù)加熱到高溫態(tài)（大于1600℃以上），確保渣鐵充分分離，這種方法與電爐熔煉法冶煉相比，可以節(jié)省一部分能量，但是研究不徹底；另一種是冷卻后通過磁選方式分離鐵和TiO2相，但是還原后的金屬鐵很細(xì)小，難以與鈦渣有效分離。 為了解決鐵與鈦渣分離的能耗及效率問題，作者提出了鐵晶粒長大理論，將金屬鐵粒長大到1 mm左右水平，解決鈦渣和鐵分離的難題。 研究表明，金屬鐵的滲碳有利于鐵的晶粒長大，鐵中的滲碳量越高，越有利于金屬鐵的聚集。低溫滲碳的關(guān)鍵是碳與鐵充分接觸，有著較大的接觸面積，利用表面積的優(yōu)勢彌補(bǔ)溫度不足帶來的影響；另外，利用外場的加入強(qiáng)化鐵的滲碳。在滲碳充分條件下，促進(jìn)鐵晶粒在鈦渣中的低溫聚集和長大規(guī)律，特別是外場對(duì)鐵晶粒長大有明顯作用，為金屬鐵與鈦渣的充分分離提供最佳條件。 通過研究，在小于1300℃條件下，實(shí)現(xiàn)鐵在鈦渣中的聚集，見試驗(yàn)照片（見圖9—5）。 9.2.4鈦鐵礦低溫還原與晶粒長大流程 在上述研究基礎(chǔ)上，作者提出了鈦鐵礦低溫還原與晶粒長大新流程（見圖9—6）：首先將一定比例的鈦鐵礦粉與還原劑粉混合，再在高效球磨機(jī)中充分混勻，然后將樣品放入低溫還原反應(yīng)器內(nèi)加熱與還原，還原后的物料再在晶粒長大反應(yīng)器內(nèi)完成鐵粒長大，冷卻后破碎，通過磁選方式完成鈦渣與鐵粒分離。 新技術(shù)的特點(diǎn)如下： （1）能耗低。低溫還原工藝的最主要特點(diǎn)是降低冶煉能耗：由于冶煉溫度低（1100℃還原至1300℃長大），物料的物理熱量僅為0.9GJ／t高鈦渣（240kW?h／t高鈦渣），僅相當(dāng)于電爐熔煉法的1／4～1／3左右；其次，在100℃左右，化學(xué)反應(yīng)較單一（鐵的還原），而TiO2的還原等副反應(yīng)（如TiO2→Ti3O5→Ti2O3）難以發(fā)生，因此化學(xué)反應(yīng)耗熱少（500kW?h／t高鈦渣），約為電爐熔煉法的60％左右；再次，低溫條件下，尾氣、冷卻水帶走的熱量也僅相當(dāng)于電爐熔煉法的1／3左右。因此，低溫法冶煉高鈦渣的能量約為1100kW?h／t高鈦渣，相當(dāng)于電爐熔煉法的1／3左右。 （2）冶煉方法靈活。低溫還原工藝除了可以用電加熱外，還可采用煤或氣作為熱源。還原劑的選擇可根據(jù)鈦鐵礦的成分而定，如果鈦鐵礦中全鐵含量高、而脈石（MgO、SiO2、Al2O3等）雜質(zhì)含量低，通過還原可以得到TiO2含量為90％以上的高鈦渣，則可選用較純的碳質(zhì)還原劑（如炭粉等）。若鈦鐵礦中脈石含量高，通過還原可以得到TiO2含量為80％左右的高鈦渣，則可選用低灰分的煤粉作為還原劑。 （3）環(huán)保友好。低溫冶煉法可用煤作為還原劑，而不需要焦炭或石油焦作為還原劑，避免了冶煉焦炭或石油焦過程的環(huán)境污染。低溫下NOx、SOx等有害氣體難以形成，因此排放量遠(yuǎn)低于電爐熔煉法的排放量。低溫下，冷卻水的用量也要明顯少于電爐熔煉法的用量。

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《冶金資源高效利用》可供冶金和資源領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)、管理、教學(xué)人員參考。

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