自從20世紀80年代開始探索轉(zhuǎn)爐冶煉過程中使用錳礦進行直接合金化技術(shù)以來,日本鋼企通過鐵水“三脫”和轉(zhuǎn)爐少渣冶煉手段將錳的收得率穩(wěn)定在70%左右。但我國轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與日本存在本質(zhì)區(qū)別,各廠的工業(yè)試驗結(jié)果表明,錳收得率一般波動在5-25%之間,經(jīng)濟效益不明顯。本課題提出了一種新的轉(zhuǎn)爐用錳礦自還原壓塊直接合金化方法,在轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后將錳礦自還原壓塊加入爐內(nèi),壓塊內(nèi)MnO被固態(tài)碳快速還原生成金屬Mn進入鋼中,減小了傳統(tǒng)錳礦直接合金化工藝中因轉(zhuǎn)爐渣量大、終點[C]含量低和轉(zhuǎn)爐終渣氧化性高等因素對氧化錳熔融還原反應(yīng)不利的影響,從而提高金屬Mn的收得率本文對比分析了以天然錳礦和富錳渣為原材料的含碳壓塊自還原過程規(guī)律,并對自還原過程中金屬Mn的揮發(fā)特性及抑制措施進行探討,在此基礎(chǔ)上通過中頻感應(yīng)爐模擬轉(zhuǎn)爐直接合金化過程,對直接合金化過程中的動力學建模計算。分析直接合金化過程對爐內(nèi)溫降的影響,提出進行錳礦直接合金化工業(yè)性生產(chǎn)的方案與建議。（1）通過天然錳礦含碳壓塊自還原試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：壓塊內(nèi)C/O為1.2時最為合適；還原溫度對壓塊的還原度影響不大；助熔劑CaF2能有效提高還原前期的還原速率。根據(jù)還原結(jié)果可... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
第1章 文獻綜述
    1.1 錳資源狀況
        1.1.1 陸地錳礦資源
        1.1.2 我國錳礦資源現(xiàn)狀
        1.1.3 我國富錳渣資源情況
    1.2 氧化物直接合金化研究概述
        1.2.1 鉻礦直接合金化
        1.2.2 鉬礦直接合金化
        1.2.3 釩渣直接合金化
        1.2.4 鈮礦直接合金化
        1.2.5 白鎢礦直接合金化
        1.2.6 錳礦直接合金化
    1.3 轉(zhuǎn)爐錳礦直接合金化原理
        1.3.1 氧化錳還原熱力學
        1.3.2 添加錳礦時鋼渣之間的平衡
        1.3.3 轉(zhuǎn)爐渣量對（MnO）還原的影響
        1.3.4 轉(zhuǎn)爐渣堿度對（MnO）還原的影響
        1.3.5 轉(zhuǎn)爐渣中（FeO）含量對錳礦直接合金化的影響
        1.3.6 轉(zhuǎn)爐終點碳對錳收得率的影響
    1.4 錳礦直接合金化動力學研究現(xiàn)狀
    1.5 實施錳礦直接合金化的對策和措施
    1.6 主要研究內(nèi)容
    擬解決的關(guān)鍵問題
第2章 氧化錳還原及金屬錳揮發(fā)熱力學
    2.1 轉(zhuǎn)爐爐渣活度計算模型
        2.1.1 結(jié)構(gòu)單元
        2.1.2 模型的建立
        2.1.3 計算結(jié)果及其討論
    2.2 氧化錳還原熱力學計算
    2.3 金屬 Mn 揮發(fā)熱力學
    2.4 小結(jié)
第3章 天然錳礦含碳壓塊自還原試驗研究
    3.1 試驗方案設(shè)計
        3.1.1 原材料準備
        3.1.2 試驗方法
        3.1.3 還原設(shè)備簡介
    3.2 還原結(jié)果及影響因素分析
        3.2.1 還原度的計算
        3.2.2 還原結(jié)果及討論
    3.3 還原反應(yīng)動力學
        3.3.1 還原前期動力學模型
        3.3.2 還原后期動力學模型
    3.4 動力學模型結(jié)果討論
    3.5 小結(jié)
第4章 富錳渣含碳壓塊自還原試驗研究
    4.1 試驗方案設(shè)計
        4.1.1 試驗原材料
        4.1.2 試驗方法
        4.1.3 還原率的計算
    4.2 試驗結(jié)果及討論
        4.2.1 試驗結(jié)果
        4.2.2 富錳渣含碳壓塊還原率影響因素分析
    4.3 還原動力學分析
    4.4 小結(jié)
第5章 金屬 Mn 揮發(fā)動力學及其抑制措施
    5.1 試驗研究方法
    5.2 金屬 Mn 的揮發(fā)率計算
    5.3 天然錳礦與富錳渣試驗對比
        5.3.1 試驗方案與結(jié)果
        5.3.2 試驗結(jié)果分析
    5.4 富錳渣壓塊還原中金屬錳揮發(fā)研究
        5.4.1 試驗結(jié)果及其分析
        5.4.2 富錳渣還原率與揮發(fā)率對比
        5.4.3 試樣 XRD 檢測結(jié)果
        5.4.4 試樣顯微結(jié)構(gòu)分析
    5.5 富錳渣壓塊內(nèi)金屬 Mn 揮發(fā)動力學
        5.5.1 試驗方案與結(jié)果
        5.5.2 氣態(tài)金屬 Mn 在氣相中擴散計算
        5.5.3 化學反應(yīng)及熔渣層內(nèi)擴散
    5.6 結(jié)論
第6章 中頻感應(yīng)爐試驗研究
    6.1 試驗用原材料
    6.2 試驗方案
    6.3 試驗結(jié)果及分析
    6.4 壓塊還原過程耦合動力學模型
        6.4.1 鋼中 Mn 傳質(zhì)為限制性環(huán)節(jié)
        6.4.2 渣中 MnO 傳質(zhì)為限制性環(huán)節(jié)
        6.4.3 模型參數(shù)及計算方法
        6.4.4 各操作參數(shù)對壓塊收得率的影響
    6.5 結(jié)論
第7章 錳礦直接合金化工業(yè)性生產(chǎn)探討
    7.1 現(xiàn)場情況簡介
    7.2 轉(zhuǎn)爐終點鋼水殘錳含量及錳收得率的影響因素分析
        7.2.1 轉(zhuǎn)爐終點[C]含量的影響
        7.2.2 轉(zhuǎn)爐終點溫度的影響
        7.2.3 轉(zhuǎn)爐終渣（FeO）含量的影響
        7.2.4 鐵水[Si]、[Mn]含量的影響
    7.3 轉(zhuǎn)爐用錳礦壓塊直接合金化熱平衡計算
        7.3.1 溫度變化模型的建立
        7.3.2 模型計算結(jié)果及分析
    7.4 工業(yè)試驗方案建議
    7.5 錳礦壓塊直接合金化成本預(yù)測
    7.6 小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
附錄 1 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文
附錄 2 攻讀博士學位期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
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[9]轉(zhuǎn)爐煉鋼加錳礦提高終點錳含量的試驗研究[J]. 趙中福,李小明,沈繼勝.  煉鋼. 2010(01)
[10]中國錳礦資源的分布及礦物學特征[J]. 邱俊,呂憲俊,王桂芳.  現(xiàn)代礦業(yè). 2009(09)

博士論文
[1]轉(zhuǎn)爐高效提釩相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)研究[D]. 黃青云.重慶大學 2012

碩士論文
[1]富錳渣的綜合利用工藝研究[D]. 原金海.重慶大學 2005



本文編號：3534715