【摘要】：白云鄂博礦是世界上最大的稀土資源儲(chǔ)量的共生礦,同時(shí)也是包頭鋼鐵集團(tuán)主要鐵礦石來(lái)源之一。上世紀(jì)90年代末,我國(guó)科學(xué)家研究了中國(guó)鐵礦石留在鋼中的殘留痕量元素,最后發(fā)現(xiàn)使用了白云鄂博鐵礦作為原料后在最后鋼材產(chǎn)品中稀土銅和鋪的總量約為5ppm～10ppm。但是,鐵礦石中的稀土在鋼鐵冶金過(guò)程是如何殘留到最終的鋼鐵產(chǎn)品中,這種行為過(guò)程受哪些因素的影響及影響規(guī)律,整個(gè)過(guò)程能否控制,從而發(fā)揮優(yōu)勢(shì)資源的作用,均未有系統(tǒng)的研究。本文研究了基于白云鄂博鐵礦中稀土鑭在鋼鐵冶金過(guò)程的傳承行為。首先研究了稀土鑭在原料中的存在狀態(tài)以及各冶金流程中的存在狀態(tài)和流向趨勢(shì),探索出控制稀土鑭傳承行為的關(guān)鍵性工藝過(guò)程。然后,分析了關(guān)鍵性工藝過(guò)程中稀土鑭的傳承機(jī)理和關(guān)鍵性影響因素及其影響規(guī)律。最后,探索了含稀土高爐渣二次資源在煉鋼過(guò)程中的直接合金化利用。研究結(jié)果表明:稀土鑭在鐵精礦中主要以氟碳鈰(鑭)礦(LaCO_3F)和獨(dú)居石(LaPO_4)兩種狀態(tài)存在。在燒結(jié)和球團(tuán)礦中主要以氧化鑭和未分解的獨(dú)居石兩種狀態(tài)存在。經(jīng)過(guò)高爐煉鐵后稀土鑭主要進(jìn)入到高爐渣中。鐵水中殘留的稀土鑭經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉后,全部變?yōu)檠趸镄问酱嬖诓⑸细∵M(jìn)入爐渣中。吹煉完成后鋼水經(jīng)過(guò)脫氧過(guò)程后,鋼水中的[La]有所升高,繼續(xù)在鋼水中往后傳承,最終以逐漸下降的趨勢(shì)直至凝固成坯,最終在連鑄坯中傳承的稀土鑭含量為0.1～1.1ppm。其中高爐煉鐵過(guò)程和轉(zhuǎn)爐吹煉完成后的脫氧過(guò)程決定了稀土鑭在鋼水中的傳承量是整個(gè)冶金流程中的關(guān)鍵性工藝過(guò)程。高爐煉鐵過(guò)程中,燒結(jié)和球團(tuán)礦中的稀土鑭均以氧化物的形式參與造渣,在熔渣中主要以硅氧四面體為基礎(chǔ)可以自由移動(dòng)的(La_2O_3)狀態(tài)參與渣、鐵反應(yīng),然后(La_2O_3)被碳元素逐漸脫氧,最終還原成LaC_2,部分LaC_2可以溶入到鐵水中,在鐵水中的[La]被鐵水中未能上浮的多孔狀石墨化的焦炭上的含氧官能團(tuán)吸附,最終以石墨相的形式存在于鐵水中,從而繼續(xù)往后續(xù)工藝過(guò)程傳承。稀土鑭在高爐煉鐵過(guò)程中往鐵水中的傳承量隨著堿度的提高而下降;隨著爐渣中稀土含量的提高而增加,而且效果最為顯著,為關(guān)鍵影響因素;爐內(nèi)溫度升高有助于還原反應(yīng)的進(jìn)行,傳承量隨之增加。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉后,鋼水中的的鑭全部以氧化物形式存在,并上浮至爐渣中,從而使得稀土鑭難以往后傳承。在轉(zhuǎn)爐脫氧過(guò)程中鋼水中未完全上浮的鑭的氧化物可以被脫氧劑中的Al和Si還原成Al_(11)La_3和La_3Si_2中間化合物,以及被Ca還原成La,再溶入鋼水中繼續(xù)往后傳承。LF精煉工序中,保護(hù)渣中稀土鑭主要以硅氧四面體為基礎(chǔ)可以自由移動(dòng)的(La_2O_3)形式參與反應(yīng)。往保護(hù)渣中加入鋁粒后,爐渣中的(La_2O_3)可以被還原成(Ca_(0.8)La_(0.2))Si_2。LF精煉鋼水中的[La]的傳承主要受到爐渣中(FeO+MnO)的間接氧化行為所影響,熔渣中(FeO+MnO)含量越高,鑭在鋼水中越難傳承。增加LF精煉渣中(La_2O_3)的活度以及降低(FeO)和(MnO)活度,均有利于提高稀土鑭在鋼水中的傳承量。最顯著的影響因素就是熔渣中La_2O_3的含量、FeO和MnO的含量。高爐渣中的稀土元素可以被鋁逐步還原,首先鋁可以將高爐渣中的氧化硅還原成單質(zhì)硅,然后,硅作為還原劑可以將高爐渣中的鈣和稀土還原成(Ca_(0.8)RE_(0.2))Si_2,從而高爐渣可以在鋼水中進(jìn)行直接合金化。使用高爐渣進(jìn)行直接合金化時(shí),影響因素重要性排名為:還原劑量保護(hù)渣量取樣時(shí)間高爐渣量。其中還原劑的量和保護(hù)渣的量影響非常顯著,取樣時(shí)間和高爐渣的量影響顯著。
【圖文】：

１．２．１白云鄂博礦的形成逡逑白云鄂博鐵礦床地處華北陸塊北緣，地跨華北地塊及內(nèi)蒙海西地塊兩大構(gòu)逡逑造單元，之間被白云鄂博北面的烏蘭寶力格深大斷裂所隔開(kāi)（圖１．１所示），以北逡逑為內(nèi)蒙海西地槽區(qū)。它是全世界最大的輕稀土礦床，其輕稀土儲(chǔ)量占全球總儲(chǔ)逡逑量的５０％左右，該礦床的鈮儲(chǔ)量位居世界第二，且又是一個(gè)大型的鐵礦。該礦逡逑床的地質(zhì)歷史復(fù)雜，從地層沉積至今經(jīng)歷了至少１１次的地質(zhì)事件。自從１９２７逡逑年丁道衡先生發(fā)現(xiàn)該礦床以來(lái)，已經(jīng)展開(kāi)了大量的地質(zhì)、勘探、礦物學(xué)、地球逡逑化學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)工作，取得了顯著的成果逡逑士．邋－一一逡逑／邐［１０中摹逡逑／邐（Ｓ＾ｌ邋ＫＶ．Ｓ逡逑ｖｉｏｒａｏ－邐＼ｉｎｒｏｏ，邐邐逡逑圖１．１白云鄂博地區(qū)斷裂構(gòu)造示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｆａｕｌｔ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｉｎ邋ｂａｙａｎ邋ｅｂｏ邋ａｒｅａ逡逑尤其是在何作霖先生等發(fā)現(xiàn)稀土和鈮礦物后，吸引了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者及地逡逑質(zhì)學(xué)家對(duì)其形成的原因進(jìn)行了大量的研宄。前人對(duì)于白云巖成因的認(rèn)識(shí)存在嚴(yán)逡逑重分歧。導(dǎo)致人們得出不同認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵現(xiàn)象是賦礦白云巖具有紋層狀構(gòu)造

Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｒａｒｅ邋ｅａｒｔｈ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂａｙａｎ邋ｏｂｏ邋ｍｉｎｅ逡逑業(yè)上具有直接利用價(jià)值的則主要是氟碳鈰礦和獨(dú)居石，同一種元若干種不同的礦物中，礦石的類型較多，嵌布的粒度較細(xì)，礦物切，礦石中有大約９０％以上的稀土元素存在于獨(dú)立的礦物中，的稀土元素則分布在鐵礦物和螢石中。由于稀土礦物的可浮性與石、重晶石和螢石等相近，另外磁性與赤鐵礦、鈉輝石和鈉閃石與鐵礦物和重晶石相近，，因而選別分離稀土礦物的難度極大［２５］。因云鄂博鐵礦作為鐵前原料時(shí)，其中一部分的稀土元素會(huì)隨著鐵礦工序中。逡逑云鄂博礦應(yīng)用現(xiàn)狀逡逑鄂博礦自發(fā)現(xiàn)和開(kāi)采以來(lái)，一直以鐵礦需求量定產(chǎn)，原礦石年開(kāi)到千萬(wàn)噸級(jí)，主東礦己經(jīng)開(kāi)采過(guò)半。白云鄂博鐵礦基本不生產(chǎn)專
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TF4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;白云鄂博礦區(qū)：創(chuàng)建為民 服務(wù)惠民[J];內(nèi)蒙古宣傳思想文化工作;2019年09期

2 白淑英;朱倩文;沈渭?jí)?李海東;;白云鄂博礦區(qū)生態(tài)退化研究[J];生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào);2016年03期

3 梁青青;陰海靜;郝金奇;余艷琴;張立峰;張利霞;;白云鄂博礦區(qū)小學(xué)生尿中稀土元素鑭鈰釹水平的調(diào)查[J];環(huán)境與健康雜志;2014年11期

4 劉玉寶;;淺議白云鄂博礦鈮資源開(kāi)發(fā)及展望[J];稀土信息;2015年09期

5 楊橙;;白云鄂博礦床的礦床地質(zhì)特征綜述[J];城市地理;2017年08期

6 袁忠信;;重游白云鄂博[J];地質(zhì)學(xué)報(bào);2012年05期

7 張強(qiáng);劉耀;張速旺;;淺析白云鄂博礦區(qū)的地質(zhì)發(fā)展史[J];科技信息;2009年25期

8 郭愛(ài)芳;;白云鄂博礦區(qū)富鉀板巖的分布及其開(kāi)發(fā)利用[J];包鋼科技;2006年01期

9 張利成,白麗娜,王靈秀;白云鄂博礦開(kāi)發(fā)利用中放射性廢渣對(duì)環(huán)境的污染及防治[J];內(nèi)蒙古環(huán)境保護(hù);2001年01期

10 李全春;;等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定白云鄂博礦及其鈮物相中鈮[J];光譜儀器與分析;2001年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 白炳軼;郭艷玲;高國(guó)丁;張捷宇;;白云鄂博礦在還原條件下鐵鈮及稀土礦相結(jié)構(gòu)與性能的測(cè)試表征[A];TEIM2015第六屆無(wú)機(jī)材料結(jié)構(gòu)、性能及測(cè)試表征技術(shù)研討會(huì)程序冊(cè)與摘要集[C];2015年

2 柳建勇;趙永崗;張速旺;;白云鄂博礦床極貧鐵礦石和難選鐵礦石資源開(kāi)發(fā)利用前景分析[A];2008年全國(guó)金屬礦山難選礦及低品位礦選礦新技術(shù)學(xué)術(shù)研討與技術(shù)成果交流暨設(shè)備展示會(huì)論文集[C];2008年

3 沈茂森;;白云鄂博礦床中以地名和人名命名的礦物[A];中國(guó)稀土學(xué)會(huì)2017學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2017年

4 朱祥坤;孫劍;;內(nèi)蒙古白云鄂博礦床的稀土礦化時(shí)代與期次[A];《地球?qū)W報(bào)》“同位素地質(zhì)新技術(shù)新方法與應(yīng)用”專輯[C];2012年

5 高雪云;田景玉;劉杰;劉俊友;;白云鄂博礦燒結(jié)用高鉻鑄鐵篦條組織演變對(duì)沖擊韌性的影響[A];第七屆全國(guó)材料科學(xué)與圖像科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

6 王凱怡;張繼恩;方愛(ài)民;俞良軍;董策;胡輔佑;;白云鄂博礦床類型的思考和認(rèn)識(shí)[A];第八屆全國(guó)成礦理論與找礦方法學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要文集[C];2017年

7 白鴿;袁忠信;吳澄宇;;對(duì)白云鄂博礦床大地構(gòu)造環(huán)境的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[A];地質(zhì)行業(yè)科技發(fā)展基金資助項(xiàng)目?jī)?yōu)秀論文集[C];1996年

8 錢(qián)海申;柳建勇;;關(guān)于白云鄂博礦區(qū)工業(yè)旅游資源開(kāi)發(fā)利用的幾點(diǎn)看法[A];緩解礦山資源危機(jī)——中國(guó)資源危機(jī)礦山對(duì)策研討會(huì)論文集[C];2003年

9 徐海申;柳建勇;赫美珍;;關(guān)于白云鄂博礦區(qū)工業(yè)旅游資源開(kāi)發(fā)利用的幾點(diǎn)看法[A];當(dāng)代礦山地質(zhì)地球物理新進(jìn)展[C];2004年

10 孫國(guó)龍;孟繁英;李保衛(wèi);李殿中;智建國(guó);吳章忠;任慧平;欒義坤;;新一代高品質(zhì)稀土鋼關(guān)鍵共性技術(shù)研究[A];中國(guó)稀土學(xué)會(huì)2017學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 李淑嵐 洪彬 張婷婷;白云鄂博礦山里的堅(jiān)守[N];包頭日?qǐng)?bào);2019年

2 ;白云鄂博礦區(qū)精心擘畫(huà)2019發(fā)展藍(lán)圖[N];包頭日?qǐng)?bào);2019年

3 段科;白云鄂博礦區(qū)文明城市創(chuàng)建永不止步[N];包頭日?qǐng)?bào);2019年

4 ;一點(diǎn)一滴見(jiàn)初心 一言一行踐使命[N];包頭日?qǐng)?bào);2019年

5 記者 郭燕;為實(shí)現(xiàn)更加美好生活而努力奮斗[N];包頭日?qǐng)?bào);2017年

6 ;白云鄂博礦區(qū) 加強(qiáng)基層黨建促地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)步發(fā)展[N];包頭日?qǐng)?bào);2018年

7 記者 呂學(xué)先;白云鄂博礦區(qū)：網(wǎng)格化管理推動(dòng)社會(huì)治理重心向基層下移[N];內(nèi)蒙古日?qǐng)?bào)(漢);2018年

8 王建軍 張宏鋼 段科;白云鄂博礦區(qū)審批服務(wù)打造金字招牌[N];包頭日?qǐng)?bào);2018年

9 劉昕 趙劍梅 段科;白云鄂博礦區(qū)以優(yōu)良作風(fēng)推動(dòng)地區(qū)發(fā)展[N];包頭日?qǐng)?bào);2018年

10 張國(guó)輝;白云鄂博礦區(qū)馳而不息抓好安全生產(chǎn)工作[N];包頭日?qǐng)?bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 瞿偉;白云鄂博礦中鑭在鋼鐵冶金過(guò)程的傳承行為研究[D];上海大學(xué);2019年

2 孫劍;白云鄂博礦床成因再研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

3 張波;含鈮尾礦綜合利用工藝的基礎(chǔ)研究[D];東北大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 魏伶;白云鄂博礦區(qū)土壤養(yǎng)分與苔蘚種類分布及其稀土富集能力的關(guān)系研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2019年

2 隋嫣鴻;白云鄂博礦區(qū)苔蘚植物對(duì)稀土元素富集特性的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2018年

3 王斌;內(nèi)蒙古白云鄂博礦區(qū)引種木本觀賞植物抗旱和抗寒研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2012年

4 劉桃倩;白云鄂博礦山生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)分析及修復(fù)措施[D];北京林業(yè)大學(xué);2016年

5 段麗麗;白云鄂博礦區(qū)土壤污染地球化學(xué)評(píng)價(jià)[D];山東理工大學(xué);2013年

6 趙全用;白云鄂博礦區(qū)一至三年級(jí)小學(xué)生現(xiàn)代文課外閱讀研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2013年

7 魯前兵;白云鄂博礦燒結(jié)鉀長(zhǎng)石體系固相反應(yīng)特性研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

8 李軼群;白云鄂博礦區(qū)草本植物引種及耐旱耐寒性研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2011年

9 劉聰;白云鄂博礦鉀、鈉的催化作用研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2015年

10 張小康;白云鄂博礦區(qū)苔蘚植物區(qū)系研究及短葉對(duì)齒蘚配子體愈傷組織誘導(dǎo)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2651208