气基还原和高温熔分实现鲕状高磷铁矿除磷的基础研究

鲕状高磷铁矿由于其独特的矿相结构，目前还没有有效的处理工艺达到钢铁工业对铁矿石的要求。本研究从该矿矿相结构分析出发，在预实验和理论分析的基础上提出了气基还原+高温熔分处理该高鲕状磷铁矿的处理方法。所提出的脱磷工艺与传统的钢铁冶金流程相比较，由于避免了C在熔分过程中对脱磷的影响，从而达到高磷铁矿的除磷提铁的目的。相对于其它生物除磷，化学除磷以及选矿除磷工艺而言，本工艺的处理周期，流程相对简单，成本较低，基本可以达到钢铁冶金生产的要求；采用了火法冶金的路线，可以采用钢铁工业现有的反应设备；通过对现有矿物进行选矿处理后，渣量可以进一步减少。本研究所需解决的关键问题是矿物的深还原和渣铁的高效分离。本研究围绕所提出气基还原和高温熔分处理高磷铁矿工艺路线，开展相关的实验研究和进一步完善所建立的相关数学模型。以期优化相关的工艺参数，并进行相关的基础的理论研究。

本研究针对我国的湘、鄂地区、长江流域大量含磷铁矿石（其中鄂西地区铁矿资源十分丰富，已探明储量约40亿吨,磷含量约1.0%）。提出了高磷铁矿气基还原+电炉熔分工艺。围绕该工艺路线。展开了一系列的研究。包括：.（1）利用冶金物理化学计算，推导了有关气基还原+高温熔分的热力学计算模型,确定了合适的还原条件。论证了该工艺路线的可行性。.（2）通过还原实验实验研究，确定了合理的气基还原工艺实验参数，采用固定床反应器，在CO，H2气氛的条件下，并经过微波预处理(450W, 4-6min)后，矿粉的金属化率可以达到85-92%..（3）通过粉矿还原的微观分析，掌握了矿粉还原过程中的规律。还原过程中矿粉中的磷灰石层几乎没有变化。高磷铁矿中磷灰石和金属铁层仍然呈间层状排列。严重影响了矿粉的还原效果。利用微波预处理手段。使得磷灰石层彻底粉碎。微波预处理完全改变了磷灰石层的物相结构，微观形貌变化。同时结合不同还原阶段的产物分析，揭示高磷铁矿粉矿深还原的控制步骤及相关动力学行为。.（4）通过还原产物的渣铁分离行为的研究，以炉渣共存理论热力学计算为依据，通过添加3%Na2CO3添加剂和调整渣系碱度到1.0. 在1550-1600℃ 和保温时间5-10min的条件下，实现铁回收率最大化和P的渣铁分配系数最大化，铁样中的磷含量达到0.27%。铁回收率达到82%。得到满足炼钢要求的铁水。. 基于以上实验室规模的实验研究，开展了相关的反应器的模拟研究，以使得该工艺可以在实际的工业生产中得到利用。模拟利用折流式移动流化床反应器去实现该矿粉的高效还原，同时达到还原气的还原势和热能的高效梯级利用。