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有色金属冶炼论文参考文献

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有色金属冶炼论文参考文献

有色冶金化工原理分析论文

摘要 :本文对有色冶金化工的生产过程进行了概括分析,对其中的工艺原理做出归纳探讨,以期让相关理论更加浅显明晰,对实际生产产生增益作用。

关键词 :有色冶金;化工过程;工作原理

1有色金属冶金技术现状及原理

目前金属的化工冶炼方法主要包括三种方式:火法冶金、湿法冶金和电冶金。

1.1火法冶金

火法冶金在冶金领域是非常传统的生产方式,在整个操作中并未加入水溶液,因此这种方法也叫做干法冶金,主要的原理是制造高温的条件,矿石就能经过化学、物理反应,让其中的金属与其他的成分分离,这样就能提炼出金属单质。实际操作流程的第一步是矿石准备,第二步是冶炼,第三步是精炼。第一步:矿石准备选择精矿后要加入适当的熔剂,对精矿进行加热,让其中的矿料可以在加热情况下形成块状,或者是加入一些粘合剂来制造成型,形成小球状后结成球团,然后放进鼓风炉里进行冶炼。第二步:冶炼这一过程主要是生成两个部分,分别是炉渣和金属液。金属液中也是有着少量的杂质,因此要进行进一步的精炼。这一过程是在鼓风炉中发生,其中加入了必要的材料以及熔剂,并加入焦炭来作为还原剂,主要是为了在铁矿中还原出生铁,在铜矿中还原出粗铜,还有对硫化铅矿进行冶炼,还原出粗铅。除了生成金属液以外,还有诸多杂质组成的炉渣。若是在氧化条件下反应,对生铁用转炉来精炼,在转炉中引入适当的氧气,用氧化的方式将铁水中的杂质去除,并炼出一定品质的钢水,可以将其铸成钢锭,这就是氧化吹炼的过程。造锍熔炼是对硫化铜或者硫化镍矿石进行处理,通常来说是在反射炉以及矿热电炉中进行反应,也可以是用鼓风炉来反应。在其中会加入一些石英石熔剂,便于形成炉渣,炉渣之下会留下熔锍。第三步:精炼。这个步骤是为了将金属液中依旧存在的一些少量杂质进一步去除掉,可以让金属的纯度得到提升。如在炼钢的时候,可以对生铁进行适当的精炼,这样就能在其中去除掉更多的非金属杂质,或者是进行更加深入地脱硫。精炼铜则是将粗铜放在反射炉里氧化,再用电解的.方式进行精炼。不同的金属有着不同的精炼方式,在设备以及原料上都是有所区别的。

1.2湿法冶金

这种方法的另一个名字叫水法冶金,是借助各类熔剂,通过一系列的化学反应,实现对金属的提取以及分离,主要的步骤分为四步,其中第一步就是浸出。①浸出就是将矿物里的目标成分引入到溶液里,便于接下来的步骤逐渐展开。②通过过滤等方法,将浸出液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③采用萃取法或离子交换法,将浸出液中目标组分富集,并和其他杂质离子分离。④从净化液中提取目标金属或化合物。湿法冶金在钴、镍、铝、铜、锌等工业中占有重要地位,世界上全部的氧化铝、大部分锌和部分铜都采用此法生产。湿法冶金对低品位矿和相似金属分离都具有很好的适用性,而且金属回收程度高,不会造成严重的环境污染,生产过程易实现连续化和自动化,利于提高生产效率[1]。

1.3电冶金

电冶金是以电能为能源进行提取和处理金属的工艺,根据电能转化形式的不同分为电化冶金和电热冶金两类。电化冶金是利用电极反应而进行的冶炼方法,对电解质水溶液或熔盐等离子导体通以直流电,电解质便发生化学变化,在阳极上发生氧化反应,而在阴极上发生还原反应。电热冶金具有加热速度快、调温准确、温度高(可达2000℃),可以在各种气氛、压力或真空中作业,具有金属烧损少等优点,是冶炼稀有高熔点金属、半导体材料等的一种主要方法。例如,目前冶炼金属铝就属于电热冶金方式,首先从铝土矿中提取氧化铝,然后在氧化铝中加入冰晶石作为助熔剂,在高温下熔融电解。

2有色冶金化工生产的核心设备的工作原理

虽然冶金化工产品种类众多,冶炼方法一般各不相同,但诸多生产流程所应用原理却大致相同,核心设备上也有着一定的共同点[2],下面对几种主要设备介绍。高炉冶炼原理:高炉生产乃连续进行,在实际操作中,是从炉顶的位置加入各类原料以及添加剂,从下部的风口鼓入高温达到一千摄氏度以上的热风,同时喷入煤粉等燃料。铁矿石的成分主要是铁的氧化物,这样用高温的方式就可以用燃料在燃烧后形成的一氧化碳,用来进行还原反应,实现对铁矿石中氧化物的还原,就能得到单质铁。这种情况下形成的是高温铁水,从出铁口就可以放出。同时在铁矿石中有着诸多的其他物质,构成了炉渣,炉渣就要从出渣口的位置排出,经过除尘处理之后,这些还能作为一些工业的生产原料。

3结束语

理论对实践具有指导意义,通过对理论的研究解析,了解工艺、反应及设备的本质,使实际生产具有更高的经济效益和时间效益。本文浅析了冶金化工生产中的几种主流方法的原理和工艺流程,对部分设备进行了理论分析。当前我国冶金设备正在高速地革新,冶金设备提升的同时,冶金化工在不同领域也会有广泛的发展前景。面对当前的压力和未来的挑战,我们需要不断深入地研究原理,并与先进技术相结合优化现有设备与工艺,在实践中解决各类有色冶金化工问题。

参考文献

[1]中国工程院化工、冶金与材料工程第十一届学术会议——“‘化工、冶金、材料’前沿与创新”在宁波隆重举行[J].杭州化工,2016,46(04):44.

[2].济南冶金化工设备有限公司一流的煤化工及焦化设备专业制造商[J].燃料与化工,2016,47(01):2.

作者:胡睿康 单位:澧县第一中学

有色金属冶炼期刊

钢铁研究 双月刊世界钢铁 双月刊《中国钢铁业》杂志由中国钢铁工业协会主管主办,全国钢铁行业唯一向国内外公开发行的综合性月刊。国际刊号:ISSN1672-5115 国内刊号:CN11-5016/TF。本刊将坚持为企业服务、为钢铁产品用户服务的根本宗旨,充分发挥其工作导向性、政策导向性、技术导向性和市场导向性作用。努力成为在反映中国钢铁行业经济运行、技术进步、行业发展等方面具有影响力的期刊。

冶金工业:1. 冶金分析 2. 钢铁 3. 粉末冶金技术 4. 钢铁研究学报5. 有色金属.冶炼部分 6. 轻金属 7. 炼钢 8. 中国稀土学报9. 稀有金属 10. 有色金属 11. 特殊钢 12. 炼铁13. 粉末冶金工业 14. 稀有金属与硬质合金 15. 稀土 16. 烧结球团17. 硬质合金 18. 贵金属 19. 中国有色冶金 20. 湿法冶金21. 冶金自动化 22. 钢铁钒钛 23. 黄金金属学与金属工艺:1. 金属学报 2. 中国有色金属学报 3. 特种铸造及有色合金4. 稀有金属材料与工程 5. 金属热处理 6.铸造 7. 焊接学报8. 中国腐蚀与防护学报 9. 材料保护 10. 腐蚀科学与防护技术11. 热加工工艺 12. 塑性工程学报 13. 材料热处理学报14. 中国表面工程 15. 机械工程材料 16. 铸造技术 17.锻压技术18. 材料科学与工艺 19. 表面技术 20. 轻合金加工技术 21. 焊接22. 腐蚀与防护 23. 焊接技术 24. 电焊机 25.轧钢26. 金刚石与磨料磨具工程

《有色金属》期刊由中国有色金属工业协会主管,北京矿冶研究总院主办的综合性科学技术刊物。内容涉及重有色金属、轻有色金属、稀贵金属、黄金、核工业及化工行业的冶炼、加工、材料及设备等。读者对象主要是从事有色金属、黄金、地质矿产、核工业及化工行业的企事业单位,科研院所,各大学图书馆,乡镇企业和个人。现已被多家数据库收录,中文核心期刊,在业内具有一定影响力。期刊名称:有色金属主办单位:北京矿冶研究总院出版周期:月刊出 版 地:北京市语言种类:中文开本尺寸:大16开国际刊号:1007-7545国内刊号:11-1841/TF邮发代号:2-464创刊时间:1949年核心期刊:中文核心期刊(2008)中文核心期刊(2004)中文核心期刊(1996)中文核心期刊(1992)

有色金属冶炼毕业论文

你百度一下湿法冶金,里面有比较详细的解说!如果还有问题,再百度一下火法冶金,比较一下就出来了! 利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。此过程没有水溶液参加,故又称为干法冶金。火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。①矿石准备。选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉(或炼铁高炉),须先加入冶金熔剂(能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用的物质),加热至低于炉料的熔点烧结成块;或添加粘合剂压制成型;或滚成小球再烧结成球团;或加水混捏;然后装入鼓风炉内冶炼。硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是:除去硫和易挥发的杂质,并使之转变成金属氧化物,以便进行还原冶炼;使硫化物成为硫酸盐,随后用湿法浸取;局部除硫,使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。②冶炼。此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍(有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体)或含有少量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式:还原冶炼:是在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料,除富矿、烧结块或球团外,还加入熔剂(石灰石、石英石等),以便造渣,加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。可还原铁矿为生铁,还原氧化铜矿为粗铜,还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。氧化吹炼:在氧化气氛下进行,如对生铁采用转炉,吹入氧气,以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷,炼成合格的钢水,铸成钢锭。造锍熔炼:主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿,一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加入的酸性石英石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣,熔渣之下形成一层熔锍。在造锍熔炼中,有一部分铁和硫被氧化,更重要的是通过熔炼使杂质造渣,提高熔锍中主要金属的含量,起到化学富集的作用。③精炼。进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属,以提高其纯度。如炼钢是对生铁的精炼,在炼钢过程中去气、脱氧,并除去非金属夹杂物,或进一步脱硫等;对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼,然后铸成阳极进行电解精炼;对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等,并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。 湿法冶金hydrometallurgy 利用某种溶剂,借助化学反应(包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称水法冶金。湿法冶金包括4个主要步骤:①用溶剂将原料中有用成分转入溶液,即浸取。②浸取溶液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③浸取溶液的净化和富集,常用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法。④从净化液中提取金属或化合物。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位,世界上全部的氧化铝、氧化铀,大部分锌和部分铜都是用湿法生产的。湿法冶金的优点在于对非常低品位矿石(金、铀)的适用性,对相似金属(铪与锆)难分离情况的适用性;以及和火法冶金相比,材料的周转比较简单,原料中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实现连续化和自动化。

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12、深竖井支洞在水工隧洞中的应用

13、氧化亚铁硫杆菌及其应用研究进展

14、冶金工程质量管理与改进

15、浅谈铁路信号工程技术施工管理

16、基于X射线实时成像技术的产品缺陷检测

17、BIM技术在大型冶金工程中的实际应用

18、工业含铬废水处理技术研究进展

19、冶金工程设计的发展现状和展望

20、H公司电石冶炼厂建设项目的`采购风险管控研究

21、钙镁诱导低合金高强度钢针状铁素体强韧化机制研究

22、链箅机-回转窑制备全赤铁矿氧化球团的关键技术研究

23、基于透明计算技术的智能手表设计与实现

24、箱型钢柱加固的非线性有限元分析

25、浅析海外冶金与矿山工程的设计管理

26、端曲面齿联轴器的创成原理及设计

27、膜技术在含金属离子废水中的应用进展与发展趋势

28、反渗透技术在冶金行业的应用

29、选择性激光烧结在3D打印中的应用

30、冶金工业高压供配电系统施工与运营关键技术

31、冶金外墙装饰施工中的问题及应对策略探析

32、多铁性颗粒复合材料内部的平行多裂纹问题

33、高铬型钒钛磁铁矿中铬氧化物还原热力学影响因素分析

34、中碳钢中的氧化物冶金行为及脉冲磁场对其的影响

35、冶金机械设备安装的关键问题探讨

36、现代钢铁冶金工程设计方法研究

37、加载环境对合金超高周疲劳行为的影响

38、电气安装与调试成套技术在炼铁及轧钢工程快速改造大修中的应用

39、盾构刀盘驱动无级变速离合器摩擦副烧损失效机理的研究

40、绿色可循环钢铁厂工程设计研究与实践

57、Cu基金属粉末的特种微成形工艺及性能评估

58、创建面向冶金生产过程的开放型自动化专业人才培养模式

59、汽轮发电机组设备安装施工技术

60、冶金设备安装调试要点分析

61、酸性环境用低温无缝钢管(-50℃)的研制

62、微型流化床反应分析的方法基础与应用研究

63、新型滤筒除尘器的性能实验研究及工业应用

64、高强度贝氏体精轧钢筋性能优化及断裂行为研究

65、激光增材制造镍基高温合金数值模拟与试验研究

66、冶金自动化工程项目风险管理研究

67、多热源作用下侧吸罩流场及捕集效率特性的研究

68、典型冶金原辅料的微波吸收特性及其应用研究

69、基于光场成像理论的弥散介质光热特性重构

70、铁合金等离子体的时空特性研究

71、活塞式发动机故障诊断方法研究与工程应用

72、铜冶炼项目管理工作中遇到的问题探究

73、概算包干模式下冶金工程的造价管理初探

74、基于METSIM的钨冶炼工艺过程仿真研究

75、基于直觉模糊层次分析法的大型高炉工程施工阶段风险评价研究

76、磷矿浆脱除燃煤锅炉烟气中SO_2的研究

网上不是有很多的范文和资料能搜到的资料,最起码不会不清楚大概的情况啊,但是网上的大都不全面,一般都找不到开题报告跟论文一套的了,有个内容就不错了,七拼八凑的好不容易弄了个差不多的,结果老师一句话就否决了。弄的我也没心思再弄了,最后在铭文网,直接让老师辅导我写作,也辅导了论文答辩的问题,哎,专业的就是不一样啊

在我国煤炭开采中,井下开采占据着主导地位。乳化液泵站作为井下采煤液压系统的动力元件,它为系统提供工作用的乳化液介质。现代化的采煤工作面对乳化液泵站的供液质量要求越来越高,即要求到达液压支架的压力波动范围越来越小。但是随着工作面对重载高速的要求越来越高,使得泵站功率越来越大,节能因素决定了不能使用溢流阀来稳定泵站压力,只能使用工作在开关状态下的卸载阀来稳定泵站的供液压力。因此,卸载阀的动态特性显得尤为重要。论文基于机液仿真软件AMESim对矿用乳化液泵站卸载阀进行了建模和仿真研究,并结合实验进行参数辨识,研究了卸载阀的动态特性,研究的结果对卸载阀新样机的制作有一定的指导意义。论文首先介绍了水压传动的定义,紧接着阐述了国内外卸载阀的研究现状。由于高水基介质的特殊性,论述了高水基介质带来的问题以及在设计加工制造过程中高水基液压元件用到的关键技术。运用机械/液压及动力学软件AMESim对卸载阀进行建模,建立了卸载阀的数学模型及AMESim仿真模型。根据所建立的模型,对电磁控制方式和机械控制方式进行了详细的分析,得出各自工作的动态过程。对卸载阀进行了频域分析,得出卸载阀在工作时的稳定性和稳定裕度。利用AMESim软件中的模态分析工具计算出卸载阀的固有频率,使工作频率远离模态频率以减小振动现象。运用遗传算法优化原理,选择卸载阀中影响因素较大的参数进行参数取值,并对这些参数进行优化设计,使得卸载阀在工作时达到最大的节能效果。为验证上述仿真结果,在煤炭科学研究院太原研究院的帮助下,搭建了实验系统并进行实验。实验结果表明,卸载阀具有稳定性好、压力波动范围小的特点,能够满足乳化液泵站的工作需要,同时也验证了模拟仿真的正确性。论文所做工作主要是针对矿乳化液泵站压力控制的特殊性,对泵站用卸载阀进行了数学分析及仿真研究,为卸载阀动态性能的设计提供理论支持。本文中对卸载阀结构参数的优化结果为卸载阀性能的提高也有一定的参考价值。

贵金属及铂族金属冶炼毕业论文

徐 桂 芬

2010年世界铂矿山产量618万oz, 比2009年增长2.0%。 钯矿山产量662.5万oz,同比增长5.0%。 2010年全球铂供应量增长5.4%至768.7万oz, 钯的供应量806.7万oz,比2009年增长7.5%。 2010年, 随着全球经济复苏, 铂总需求量增长4.8%达672.5万oz。钯需求量861.8万oz, 同比增长13.5%。钯在2010年出现明显供不应求, 缺口约55万oz, 大大超过2009年总短缺10万oz的水平, 且趋势将在2011年持续。

2009年初, 铂价探底回升, 年底已接近1500美元/oz。 2010年贵金属涨价幅度坐上年度 “头把交椅” 的是钯, 价格比前一年整整翻了一番。

一、 储量和资源

2010年世界铂族金属储量为66000t, 比2009年下降7.0%。南非铂族金属储量居世界首位, 其次有俄罗斯、美国和加拿大, 4国储量合计占世界总储量的99% (表1)。世界铂族金属资源量估计在10万t以上, 主要产于南非的布什维尔德杂岩体中。南非的17个生产矿山均产在布什维尔德杂岩体中, 其中12个矿山从梅林斯基层和UG2铬铁岩层中生产, 一个矿山从杂岩体北翼的杂岩体底部 (Platreef) 中生产。

表1 2010年世界铂族金属储量 单位: t

资料来源: Mineral Commodity Summaries, January 2011。

铂族金属矿床主要有3种类型: ①与基性-超基性岩有关的硫化铜-镍矿型铂族金属矿床, 是世界铂族金属储量和产量的最主要来源, 著名矿床有南非布什维尔德杂岩体铜-镍硫化物铂族金属矿床, 俄罗斯诺里尔斯克含铂族金属铜-镍硫化物矿床和加拿大萨德伯里含铂族金属铜-镍硫化物矿床等; ②与基性-超基性岩有关的铬铁矿型铂族金属矿床,如南非布什维尔德杂岩体中与UG-2铬铁岩层有关的铂族金属矿床和俄罗斯与纯橄榄岩中巢状铬铁矿矿体有关的铂族金属矿床等;③砂铂矿床, 主要分布于哥伦比亚、美国、加拿大和前苏联。

与上述传统类型不同, 近年俄罗斯在伊尔库茨克州发现产在黑色页岩系中的苏霍伊洛克 (“干谷”) 矿床有金储量1550t, 铂储量约250t。俄地质学家认为, 这一新类型的发现将改变世界铂族资源来源的格局。

与2009年相比, 2010年铂族金属勘查预算增长幅度较小, 增长13%, 为2.14亿美元。 因此, 铂族金属在全球勘查预算中的份额下滑至2%, 自2002年和2003年达到6%之后在全球勘探支出的份额持续下滑。非洲占铂族金属勘查预算的大约一半, 加拿大占大约1/3。 (图1)。

图1 2008~2010年全球按目标矿种的勘查预算情况

资料来源: 1. World Exploration Trends, A Special Report from Metals Economics Group for the PDAC International Convention 2011, MEG; 2. World Exploration Trends, A Special Report from Metals Economics Group for the PDAC International Convention 2010, MEG; 3. World Exploration Trends, A Special Report from Metals Economics Group for the PDAC International Convention 2009, MEG

2010年全球铂族金属勘查进展不大, 在加拿大有些勘查发现。 主要在加拿大安大略省的Lac Des Iles铂、钯、金、镍、铜矿区, 新探获资源量: 钯52. 87t, 铂3. 7t, 金3. 4t等;另一勘查发现为加拿大安大略省的Thunder Bay No.铂族金属、金、银、铜、镍、钴勘查区, 已探获资源量: 铂10.26t, 钯9.64t, 铑1.5t, 金0.62t, 银15.39t等。

二、 生 产

铂族金属生产主要集中于南非和俄罗斯, 产量主要来自世界5个矿区: 南非布什维尔德、俄罗斯诺里尔斯克、美国斯提耳沃特、 加拿大萨德伯里和津巴布韦大岩墙。2009年南非和俄罗斯这两个国家铂族金属产量占世界总产量的87.1%左右。

据美国地调局年报, 2009年世界铂族金属矿山产量约为1430.7万oz, 比上年下降3.3% (表2), 其中: 世界最大铂族金属生产国——南非的铂族金属产量约872.5万oz,比2008年下降1.6%, 占世界铂族金属总产量的61.0%, 世界第二大铂族金属生产国——俄罗斯的铂族金属矿山产量为373.3万oz, 下降5.8%, 占世界铂族金属总产量的26.1%。

2009年世界矿山铂产量为581.9万oz, 比2008年下降4.2%, 世界最大的铂生产国——南非的铂产量452.7万oz, 下降3.7%。产量居世界第二位的俄罗斯铂产量67.5万oz, 比2008年下降8.7%, 以上两国铂产量分别占世界铂总产量的77.8%和11.6%。

表2 2005~2009年世界铂族金属矿山产量 单位: 万oz

资料来源: U. S. Geological Survey Minerals Yearbook, 2009。

2009年, 北美矿山铂产量27.1万oz, 同比下降20.3%。美国的斯提耳沃特公司铂产量为12.25万oz, 比2008年上升7.0%。 其中斯提耳沃特矿 (Stillwater) 铂产量9.2万oz, 同比增长约15%。 东博尔德矿 (East Boulder) 铂族金属产量为13.6万oz, 比2008年降低9.2%。 其中铂产量3.1万oz, 钯产量10.5万oz。加拿大是北美最大的铂生产国,据报道, 2009年该国铂产量为14.8万oz, 比2008年下降34.2%。

津巴布韦为铂产量的后起之秀, 2009年铂产量大幅增长28.2%, 为23.2万oz。

据加拿大金属经济集团统计, 2009年世界主要铂族金属矿山铂产量为486.2万oz,占世界矿山铂产量的80.5%; 矿山钯产量286.5万oz, 占世界矿山钯产量的45.4%; 矿山铑产量64.23万oz。铂族金属现金生产成本最低为375美元/oz, 最高为941美元/oz,平均为598美元/oz (表3)。

表3 2009年世界主要铂族金属矿山产量

资料来源: Metals Economics Group-Strategic Report, January/February 2010。

据加拿大金属经济集团统计, 2010年世界主要铂族金属矿山铂产量为490.5万oz,占世界矿山铂产量的83.4%;矿山钯产量315.68万oz, 占世界矿山钯产量的49.8%;矿山铑产量64.08万oz。铂族金属现金生产成本最低为290美元/oz,最高为1208美元/oz,平均为726.6美元/oz (表4)。

表4 2010年世界主要铂族金属矿山产量

资料来源: Metals Economics Group-Strategic Report, January/February 2011。

据GFMS资料, 同2008年相比,世界十大铂生产商中,前6位的没有发生变化,依次为南非安格鲁铂业公司 (Anglo Platinum)、南非 “羚羊”铂业公司 (Impala Platinum)、英国罗恩闵公司 (Lonmin )、俄罗斯诺里尔斯克镍业公司 (Norilsk Nikel)、南非阿奎里厄斯铂业公司 (Aquarius Platinum)、南非诺萨姆 (Northam),南非斯特拉塔 (Xstrata) 公司由2008年的第八位跃升至第七位,俄罗斯阿蒂拉阿穆尔 (ArtelAmur) 仍居第十位, 美国斯提耳沃特矿业 (Stillwater Mining)公司由2008年的第十一位上升为第九位。 ARM矿产公司 (African Rainbow Minerals) 由2008年的第九位升至第八位。 巴西淡水河谷公司(Vale Inco) 跌出十名以外 (表5)。

表5 2008~2009年世界十大铂生产商

注:①矿山自采矿冶炼产量;②包括津巴布韦铂业公司产量;③为销售量;④预计可出售金属量;⑤估计值,包括金和镍;⑥为估计值。

资料来源: GFMS,铂钯年鉴, 2010。

据美国地调局年报, 2009年世界矿山钯产量617.3万oz, 比2008年下降,3.5%。 俄罗斯仍为世界第一大钯生产国, 钯产量267.5万oz, 同比下降5.1%, 南非矿山钯产量为241.5万oz, 同比下降1.4万oz, 以上两国钯产量分别占世界矿山钯总产量的43.3%和39.1%。

据GFMS, 2009年世界十大钯生产商依次为俄罗斯诺里尔斯克镍业公司、南非安格鲁铂业公司、南非 “羚羊” 铂业公司、 美国斯提耳沃特矿业公司、英国罗恩闵公司、 南非斯特拉塔公司、 巴西淡水河谷公司、南非阿奎里厄斯铂业公司、南非非洲彩虹铂公司和南非诺萨姆公司 (表6)。南非斯特拉塔公司由2008年的第十位跃至2009年的第六位。 巴西淡水河谷公司由2008年的第六位降至2009年的第七位。 南非诺萨姆公司由2008年的第十一名升至第十名。南非阿奎里厄斯铂业公司、南非非洲彩虹铂公司与2008年持平。

诺里尔斯克镍业公司 (Norilsk Nikel) 是俄罗斯的头号铂族金属生产商, 同时也是俄罗斯最大贱金属生产商, 并且是俄罗斯唯一的钯生产商, 其钯产量占全球钯产量的43.3%。 2009年该公司钯产量为267.5万oz, 比2008年降低4.6万oz; 铂产量63.7万oz, 比2008年降低2.2万oz。

2009年北美钯产量为61.7万oz, 比2008年下降14.3%, 其中美国为40.8万oz, 同比上升6.5%, 产量增长主要得益于2008年底铂钯价格大幅跌落之后美国斯提耳沃特矿业 (Stillwater Mining) 公司的重组, 它是目前美国唯一的铂族金属生产商。 2009年加拿大钯产量为20.9万oz, 同比下降35.1%, 该国的钯产量很大程度上取决于北美钯业公司(North American Palladium) 的艾尔斯湖 (Lac Des Iles) 矿, 该矿的矿石含钯较多。 2010年10月, 由于铂钯价格下跌, 该矿转入维护。 在2010年中才重新开拓。 2010年钯产量9.51万oz。 另外, 加拿大钯产量减少还受到2009年7月投产的瓦勒公司的苏德里矿罢工的影响。

表6 2008~2009年世界十大钯生产商

注:①矿山自采矿冶炼产量;②包括津巴布韦铂业公司产量;③为销售量;④估计值,包括金和镍;⑤估计值;⑥预计可出售金属量。

资料来源: GFMS,铂钯年鉴, 2010。

2009年津巴布韦钯产量18.3万oz, 比2008年增长29.8%。

2009年除铂钯外的其他铂族金属产量为227.6万oz, 比2008年下降约2.1% (表2)。据《铂钯年鉴》 报道, 2009年全球铂金属总供应量为726.2万oz, 比2008年下降10% (表7), 市场供应过剩约85万oz。 主要是铂价高涨, 促进再生铂增加。此外, 铂需求下跌主要是全球汽车产量大幅下跌, 铂在汽车催化剂的需求大幅下降了28%。所有发达国家均遭受重创, 而被钯替代和欧洲柴油车产量大幅减少对其也很关键。 2009年矿产铂继续下降至4年来新低, 为604.1万oz, 同比减少1.9%, 为2003年以来的最低水平。主要是世界最大的铂族金属生产国——南非产量减少, 而加拿大关闭矿井更加重了下跌。这个下跌被津巴布韦的产量增长所基本抵消, 因为该国的两个生产矿都完成了扩产。

2009年南非矿山铂供应量为460.3万oz, 比2008年减少7.3万oz, 占世界矿山铂总供应量的76.2%, 同比增加18.2个百分点。

2009年世界最大的铂生产商——南非的安格鲁铂业公司铂产量为196.7万oz, 与2008年基本持平。 钯产量109.8万oz, 同比增加2.7万oz。

作为世界第二大铂生产商——南非的 “羚羊” 铂业 (Impala Platinum) 公司, 2009年铂产量114.5万oz, 同比下降5.6%, 钯产量63.4万oz, 同比上升13.2%。2009年7月份发生了冒顶事故, 造成9名矿工死亡后发生罢工、几次与安全有关的停工和重新规划机械化开采方式等, 这些都导致铂产量的下降。

表7 2005~2009年世界铂钯金属供应量 单位: 万oz

资料来源: GFMS,铂钯年鉴, 2010。

世界第三大铂生产商英国的罗恩闵 (Lonmin) 公司2009年铂产量66.6万oz, 同比下降6.3%, 钯产量31.8万oz, 同比下降3.9%。在高成本区的开采被搁置后, 低含量的矿石从马利卡纳和利姆珀珀鲍巴伯被送去熔化。而年中在一次事故后公司最大的熔炼炉意外检修使减产加剧。

南非阿奎里厄斯铂业公司 (Aquarius Platinum) 2009年铂产量23.3万oz, 钯产量12.7万oz, 同比分别下降了17.4%和13.6%, 主要是该公司的埃弗瑞斯特矿整个2009年继续关闭, 原因是出现了塌陷事故, 影响到主通道下沉, 造成减产。

南非的诺瑟姆 (Northam) 铂公司的诺瑟姆矿2009年铂产量19.7万oz, 同比上升12.6%。产量增加的原因是品位上升, 因为改进了开采要求, 减少了矸石含量。南非ARM铂公司和Implats公司合资的两河公司 (Two River) 生产稳定, 铂钯产量比上年增长近25.0%, 因为提高了生产工艺和选矿厂的生产能力。

据美国地调局报道, 2009年津巴布韦的铂和钯产量均上升, 铂产量23.2万oz, 上升28.2%, 实现连续8年增长。钯产量18.3万oz, 同比上升29.8%, 为连续9年增长。 因为当年两个生产矿都完成了扩产。

2009年俄罗斯铂供应量为79.3万oz, 比2008年下降了4.5%。 钯供应量267.7万oz, 同比下降8.9%。

据黄金矿业服务有限公司数据, 2009年世界来自回收旧汽车催化剂的铂钯再生产量出现下降, 分别为78.0万oz和106.7万oz。 比2008年分别降低21.8%和10.0%。 这是自上20世纪80年代初回收以来首次出现下降。 下降主要出现在第一季度, 主要是受商品价格走低的影响, 虽然到年底这个行业强劲复苏, 使得总的跌幅有限。

2009年世界钯金属供应量为749.7万oz, 比上年减少25.9万oz, 降幅3.3%, 市场供应相对短缺1.2万oz。

俄罗斯是世界最大钯生产国, 钯供应量为267.7万oz, 同比下降 0.9%, 占世界钯供应总量的35.7%。诺里尔斯克镍业公司包揽了俄罗斯全部的钯产量。

北美钯供应量为68.8万oz, 同比大幅下降24.2%。

三、 用途和消费

铂族金属具有催化作用、化学稳定性、热电稳定性及色泽美观等优良属性, 广泛应用于汽车催化转化器、珠宝业、 电子业、石油精炼、化学、玻璃、 牙医等领域。铂和钯也是作为投资用途的重要金属。在铂族金属中, 铂用途最广, 用量也最多。铂的主要消费领域是汽车催化转化器生产和珠宝业, 两者约占总消费量的70%以上, 其他消费领域是电器和电子业、化学工业、石油工业、玻璃制造业和投资。钯的消费领域主要是汽车催化转化器和电子工业, 此外还有化工、 电工和仪器仪表、珠宝业、 牙医以及军工等。

2009年世界铂总销售量同比下降9%, 为620.5万oz, 汽车催化剂和首饰用铂均显著下降。

2009年汽车催化剂对铂的需求同比继续下降28%, 需求量为260万oz, 主要是由于北美、 欧洲和日本汽车产量大幅下降, 而欧洲柴油车产量减少对下降影响最大。尽管安装微粒过滤器增加有辅助作用, 在柴油车和汽油车上铂的需求都因被钯代用而进一步下降。2008年北美汽车业几乎遭遇灾难性的下降, 产量又下降了1/3, 只有700多万辆, 为2000年至2007年期间年平均产量的一半。

2009年全球铂首饰制造需求激增了近40%, 为230万oz, 首饰销售与大约5年前的水平相当, 终于中断了6年来下降的趋势。这种增长主要是由于中国需求激增带动的, 中国需求飙升了70%以上。 中国2009年铂首饰制造总需求增长到157万oz, 比上年同期增长了近73.0%。

2009年欧洲铂首饰制造需求显著下降了14.0%, 为20.7万oz。

电子业对铂的需求依然由电脑磁盘驱动器储存介质中的应用发挥主导作用。 2009年电子业用铂的需求下降了12%, 总量降至25万oz。 这主要是因为受到2008年未售出产品等。

2009年玻璃工业对铂的需求仅为12.4万oz, 大幅下降75%。 2009年玻璃工业用铂的需求降至多年来的低点。 这极大地打击了玻璃业在液晶显示器和玻璃纤维上的产量提高。

2009年化工业对铂需求下跌了14.0%, 为29.7万oz。

2009年石油业对铂催化剂的需求连续第二年下降。炼油厂铂需求下降了11.0%, 为18.6万oz。年初全球经济衰退和随后特别缓慢的增长造成汽油需求下降, 抑制了该领域对铂的需求。

2009年世界钯销售量为682万oz, 同比下降5%。

2009年世界钯首饰制造需求降幅超过了10.0%, 为110万oz, 其中中国、 日本和欧洲的下降掩盖了其他地区的微幅增长。 2009年中国钯首饰需求量69.8万oz, 同比下降16.6%。 欧洲钯首饰需求量为13.4万oz, 比上一年降低5000oz。北美首饰业钯需求13.5万oz, 比上一年上升4000万oz。 日本首饰业对钯需求下降25.0%, 为4.8万oz。

2009年钯在汽车催化剂应用方面的需求下降了14.0%, 为约90万oz。 主要是受到地区经济低迷的影响, 北美汽车产量大幅下降是整体下跌的主要因素。 2009年全球的汽车产量下跌到6年来最低的6110万辆。但是钯也得益于中国汽车产量大幅增加 (主要是汽油车) 以及欧洲汽油车产量下降较少的影响。 另一方面也是得益于以钯代铂。

2009年电子业钯需求下降了8%, 下跌主要集中在第一季度。 牙医钯用量为64.6万oz, 比2008年略有减少, 主要是因为日本市场萎缩。化工业用钯下跌了14%, 为31.5万oz。化工产品新增生产能力的速率也比较低。

四、 贸易和市场

2010年铂价承接了2009年快速上涨的趋势。铂的最大消费亮点在于汽车, 中国等新兴市场的汽车产量创新高, 西方发达国家的汽车市场开始恢复, 拉动铂的需求。也是铂价上涨的主要动力之一。 2010年1月8日, 铂价快速突破1600美元/oz重要关口, 并创反弹新高。 4月初快速突破1700美元/oz大关。 5月份下半月开始, 欧洲债务危机愈发严重,打击了投资者信心, 铂价一路跌至1500美元/oz以下。 12月份, 南非国家电力可能出现短缺, 铂价很快突破1700美元, 并向1800美元靠近, 2011年初再次成功站上1800美元/oz的关口。

2009年世界各国纷纷制定了经济刺激政策, 各国央行利率普遍维持在较低水平。 大宗商品市场趋于活跃, 原油、粮食、金属等商品价格不断上涨。 钯受到投资者看好, ETF不断增持, 钯价快速反弹, 整年上涨幅度超过一倍, 2010年度达到400美元/oz。 2010年, 全球经济复苏形势不断稳固。 汽车产量触底回升, 汽车生产重建库存, 钯的需求不断上涨。 2010年初发行新的铂、钯ETF在纽约证券交易所上市, 在众多商品中, 钯成为投资者最为看好的品种之一。 2010年贵金属涨价幅度坐上年度 “头把交椅” 的就是钯, 价格比前一年整整翻了一番, 是2001年下半年以来的最高点, 钯价开始重返10年之巅。 钯2010年累积上涨达到惊人的100%, 每盎司钯的价格接近800美元。 而2010年初, 钯的价格仅400美元/oz (表8)。

表8 2008~2010年铂族金属价格 单位:美元/oz

续表

注:铂、钯为伦敦下午收盘价; 铑为现货价。

资料来源:。

五、 重大事件

(1) 2011年5月, 南非矿工工会 (NUM) 代表20万名黄金及煤矿工人要求涨工资,工会要求铂生产商Implats有同样的工资涨幅。 大幅的加薪要求给铂族金属行业成本带来很大的压力。 2011年第一季度, 南非矿山事故频发矿山死亡人数同比增加26%。

(2) 2011年3月11日, 日本东部大地震爆发, 日本多家汽车生产商宣布暂停生产。日本地震对钯价形成沉重打压。

(3) 2009年汽车催化剂对铂的需求同比继续下降28%, 需求量为260万oz, 主要是由于北美、 欧洲和日本汽车产量大幅下降。

(4) 2009年全球铂首饰制造需求激增了近40%, 为230万oz, 首饰销售与大约5年前的水平相当, 终于中断了6年来下降的趋势。 然而, 世界钯首饰制造需求降幅超过了10%, 为110万oz, 其中中国、 日本和欧洲的下降掩盖了其他地区的微幅增长。

(5) 2010年贵金属涨价幅度坐上年度 “头把交椅” 的是钯, 价格比前一年整整翻了一番, 是2001年下半年以来的最高点, 钯价开始重返10年之巅。 钯价2010年累积上涨达到惊人的100%, 每盎司钯的价格接近800美元。 而2010年初, 钯的价格仅400美元/oz。

(6) 2010年,与2009年相比, 2010年铂族金属勘查预算增加幅度较小, 提高13%,为2.14亿美元。 因此, 铂族金属在全球勘查预算中的份额下滑至2%, 自2002年和2003年达到6%之后在全球勘查支出的份额持续下滑。 非洲占铂族金属勘查预算的大约一半,加拿大占大约1/3。

(7) 201 1年伊藤忠商事株式会社以224亿日元的价格从艾文霍镍铂公司 (IvanhoeNickel &Platinum Ltd.) 取得正在南非共和国推进的Platreef铂族金属、镍矿勘探开发项目的开发公司8%的股权, 并签订了共同经营的合同。 加上2010年9月以1000万美元 (约8.5亿日元) 价格先行取得的2%的股权,伊藤忠商事共持有本项目10%的股权。

六、 展 望

世界铂族金属资源和生产高度集中, 因此, 一旦主要资源国生产、政治、 经济以及政策有变, 将直接影响世界的铂族金属供应。 2011年钯供应有望再度大幅增加, 主要因北美地区矿山产量和来自于对汽车催化剂和废旧首饰的回收均有望上升。 铂需求也有望增长, 不过增幅不大。

美国的经济走向将会影响大宗商品价格。 而近期美国经济现疲软态势。 IMF将美国2011年经济增长预期下调至2.8%。 欧洲经济前景更是难以确定, 主权债务危机未能从根本上解决, 且有愈演愈烈之势, 欧洲经济回调压力较大。 日本震后的汽车复苏速度要快于大多数经济学家此前预期, 这对铂族金属是一大利好。

但南非的铂矿山生产面临诸多问题, 夏季薪酬谈判可能引发罢工事件, 而工资上涨极大地增加了生产成本。矿难频发, 将会影响到铂正常生产。 矿山生产的不稳定性增加。 展望未来铂价, 有利不利因素均在, 铂价从震荡趋势逐步回稳。

虽然相对于备受瞩目的黄金和白银来说, 铂钯在贵金属中的影响力可能相形见绌, 但作为同时具有强劲投资需求和工业需求的铂族金属来说, 铂钯2010年的表现同样不容忽视, 特别是钯价格涨幅占据贵金属头把交椅。 因此, 铂钯很可能成为新生代的优质投资产品。

主要参考文献

[1] 王淑玲.铂族金属.世界矿产资源年评, 2008~2009.北京:地质出版社, 2010

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[8] Palladium 2010 London PM Fix-USD. http://www. kitco.com/Scripts/hist-charts/yearly-graphs. plx

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[10] Magnus Ericsson and Anja Olsson. Raw Materials Group, 2008. E &MJ's Project Survey 2009,E & MJ,Jan./Feb.

[11] Magnus Ericsson and Anja Olsson. Raw Materials Group, 2009. E &MJ's Project Survey 2010,E & MJ, Jan./Feb.

[12] 靳湘云. 2009年钯市场评述及后市展望. 中国贵金属, 2010年,第3期

[13] 姬长征.一波未平,一“铂” 又起. 中国贵金属,2011年,第2期

人们经常提到贵金属,但是对于贵金属的种类却不知其所然,其实在市面上贵金属的种类是相当多的,其中黄金、白银等金属都是被大众所知,还有一些金属因为市面上流通的比较少,所以鲜有人知,比如像一些不常见的金属钌、钯、铂等,这些都被统称为铂族金属。而我们所说的贵金属其实指的就是三大类金属元素:铂族金属元素、银元素、金元素。这些金属对于化学反应的抵抗力度来说还是很强的,在通常情况下都不会轻易起化学上的反应。

关于三大金属元素金指的即是黄金了,说黄金就是人类发展文明社会的代表一点都不为过,因为在古代,黄金就被人们所信仰,认为它就是象征着尊贵。其实这些都是有很多依据的,因为黄金闪耀的金灿灿的色泽都是纯天然形成,对于黄金的保值状况来讲也是最佳的。而且又因为黄金很好的延展性让黄金在贵金属市场中一直都占据着举足轻重的地位。

贵金属投资种类可以用于投资的贵金属种类比较多,均为贵金属的金融衍生品。贵金属投资种类市场上常见的贵金属投资品种有:黄金现货、白银现货、伦敦金、天通金、AuT+D、AgT+D、期货黄金、纸黄金、纸白银、铂金、钯金等。

因品种不同各自交易方式大同小异,只是对于这一类贵金属的保证金交易(电子盘交易)的保证金比例会有所不同。考虑到风险控制及大多数投资者相关专业知识不足,为保障个人投资者利益,至今各交易所保证金比例均在:5%-20%一线范围。

贵金属投资种类可以用于投资的贵金属种类较多,均为贵金属的金融衍生品,之前已经介绍过实物黄金和白银、通过黄金开户的纸黄金及白银开户的纸白银、黄金(T+D)和白银(T+D)延期交易的投资品种,以下着重介绍铂金投资和白银投资的。

冶金炼铁毕业论文参考文献

锌对炼铁炉料冶金性能的影响论文

摘要 :采用醋酸锌水溶液浸泡加锌的方法制备不同含锌量的烧结矿和焦炭试样,并对烧结矿试样进行低温还原粉化率及还原性指标的测试,对焦炭试样进行CO2反应性及反应后强度的测试。结果表明,随着含锌量的增加,烧结矿的RDI+3.15和RDI+6.3减小而RDI-0.5明显增大,间接还原速率和RI降低,焦炭的CRI增高而CSR降低,烧结矿中锌含量的增加使其低温还原粉化性和还原性变差,同时焦炭中锌含量的增加使其热性能变差;与喷洒ZnSO4水溶液加锌方法相比,采用醋酸锌水溶液浸泡加锌方法能更准确地确定ZnO对焦炭热性能的影响程度。

关键词 :钢铁材料论文

高炉中的锌主要来源于炼铁原料,包括铁矿石、焦炭和循环回收物[1-3]。同时,锌在高炉内部还会不断地进行循环富集,使得高炉内炉料的锌含量远远超过从炉顶加入时炉料的锌含量[4-5]。为此,研究者们针对锌在高炉内的分布、高锌负荷下的适宜高炉操作制度、锌对高炉耐火材料及冶炼过程的影响机理等问题开展了大量研究[6-9]。既有研究中,向铁矿石和焦炭中加锌的方法有多种。尹慧超等[10]采用熏蒸法向铁矿石表面引入锌,研究了锌对铁矿石低温还原粉化性的影响。康泽朋等[11]采用向试样表面喷洒ZnSO4溶液的方法研究了锌对铁矿石低温还原粉化性和焦炭反应性、反应后强度的影响,但是一方面ZnSO4在650℃左右才开始分解,在铁矿石低温还原粉化率的测试温度(500℃)下ZnSO4不会分解生成ZnO,所以喷洒ZnSO4不适合用于锌对铁矿石低温还原粉化性影响的研究;另一方面,在720℃下ZnSO4即可剧烈分解,因而在1100℃下进行焦炭热性能试验时,它所分解生成的SO3对焦炭反应有催化作用[12],这显然会妨碍对锌含量与焦炭热性能之间的内在关系作出正确的判断。此外,有关锌对铁矿石还原性的影响也尚未见有文献报道。为此,为了较好地模拟高炉块状带内炉料吸附ZnO粉末的现象,本文采用了醋酸锌水溶液浸泡的方法向试样中添加ZnO,研究ZnO含量对包括铁矿石还原性在内的高炉炉料各种冶金性能的影响。

1试验

1.1试样制备

试验所用的烧结矿和焦炭均取自武汉钢铁(集团)公司五号高炉生产现场。烧结矿的化学成分如表1所示。焦炭的工业分析结果如表2所示。2H2O)为分析纯。二水合醋酸锌可溶于水,在200℃以下即可脱去结晶水,生成的无水醋酸锌在242℃下熔融,在370℃下完全分解为ZnO。本文根据醋酸锌的这些特性,设计了醋酸锌水溶液浸泡烧结矿和焦炭加锌的方法,具体如下:首先根据需要配制一定质量百分比浓度的醋酸锌水溶液,将试样放在其中浸泡并煮沸一段时间,取出进行滤水、干燥和称重,求得向试样中添加的二水合醋酸锌的质量,在后续的炼铁炉料冶金性能的试验过程中,加入的二水合醋酸锌将脱除结晶水并分解变成固体ZnO。ZnO占未浸泡试样的质量百分比即为试样的ZnO增量。通过调节醋酸锌水溶液的浓度和煮沸时间可以比较准确地控制试样的加锌质量。分别取粒度为10~12.5mm的烧结矿每份500g和粒度为21~25mm的焦炭每份200g进行浸泡加锌,加锌方案如表3所示。

1.2测试方法

铁矿石低温还原粉化性能的测定根据GB13242—92规定的方法进行。测定时模拟高炉上部条件:温度500℃,反应时间60min,气体成分为:N2、CO、CO2的体积分数分别为60%、20%、20%,气体流量15L/min,转鼓总转数300r、转速30r/min。烧结矿的还原性依据GB13241—91规定的检测方法进行检测,实验条件为:温度900℃,反应时间180min,气体成分为:N2、CO的体积分数分别为70%、30%,气体流量15L/min。焦炭反应性和反应后强度按照GB/T4000—2008规定的方法测定,实验条件为:温度1100℃,反应时间120min,纯CO2气体,气体流量5L/min,转鼓总转数600r、转速20r/min。

2结果与分析

2.1加锌对烧结矿低温还原粉化性能的影响

加锌前后烧结矿试样的低温还原粉化指数RDI+3.15、还原强度指数RDI+6.3和磨损指数RDI-0.5如图1所示。从图1中可以看出,随着烧结矿中ZnO含量的增加,RDI+3.15和RDI+6.3均呈减小趋势,而磨损指数RDI-0.5呈上升趋势,表明随着ZnO含量的.增加,烧结矿的低温还原粉化性能变差。ZnO与Fe2O3合成为铁酸锌的反应开始温度为500℃,且随着温度的升高反应速度加快[13]。低温还原粉化率测试试验的温度刚好为500℃,因此推测所加入氧化锌中的一部分能够与烧结矿中的赤铁矿反应生成铁酸锌,而且因为温度较低,生成的铁酸锌难以被CO还原分解而保持稳定。铁酸锌属于尖晶石型矿物,等轴晶系,密度为5.20g/cm3,而赤铁矿属于六方晶系,密度为4.9~5.3g/cm3,二者在晶形和密度方面差异明显,意味着新生成的铁酸锌会从大块赤铁矿上剥离下来形成粉末,并可能使赤铁矿的强度降低。这可能是导致烧结矿低温还原粉化性能变差特别是磨损指数RDI-0.5急剧增大的内在原因。

2.2加锌对烧结矿还原性的影响

对加锌烧结矿进行还原性实验,得到试样的失重量(包含烧结矿失重量与氧化锌失重量)随还原时间的变化曲线如图2所示。分析图2中的失重曲线可知,当还原时间在60min之内时,不同ZnO含量烧结矿的失重速率均较大,且失重量的值相差不大,其原因是,在还原的初始阶段,主要是由于矿石表面的ZnO和铁的氧化物被CO还原而造成的失重,ZnO对烧结矿的还原过程没有明显的抑制作用;反应时间为60~120min时,反应在矿石颗粒的内部进行,ZnO含量高的矿石因为开口气孔被ZnO粉末堵塞的机会较多,减少了CO与铁氧化物的接触机会,而且铁酸锌的生成数量也较多,所以随着ZnO含量的增加,试样的失重速率逐渐减小;反应时间为120~180min时,4种ZnO含量烧结矿的还原速率均趋近于零,表明此阶段的还原反应基本上已经结束。对还原性试验后的烧结矿样品进行SEM和EDS分析可知其中残留的Zn元素极少,因此可以假定试验结束时试样中没有ZnO残留,则由180min时的失重量计算可得烧结矿各试样的还原度RI如表4所示。从表4中可知,随着烧结矿中锌含量的增加,烧结矿的还原性变差,且ZnO增量对RI值的影响基本上是线性的,增幅为-7.13%(RI)/1%(w(ZnO))。烧结矿间接还原受阻意味着高炉焦比可能升高。ZnO对烧结矿还原反应有阻碍作用的原因可能有两点:一是黏附在烧结矿颗粒表面和开口气孔壁上的ZnO粉末妨碍了氧化铁与CO的接触;二是ZnO与Fe2O3反应会生成铁酸锌,而铁酸锌的还原分解要求较高的动力学条件,结果妨碍了铁矿石的还原[13]。

2.3加锌对焦炭热态性能的影响

不同加锌量焦炭试样的反应性(CRI)和反应后强度(CSR)的测试结果如表5所示。从表5中可以看出,随着ZnO增量的增加,焦炭的CRI值呈增大的趋势,而CSR值则有着相应降低的趋势,表明ZnO对焦炭热性能有负面的影响。影响焦炭反应性的因素主要分为两大类:一是焦炭的微观结构,其中焦炭的石墨化程度和炼焦煤煤种产生的影响最大;二是外在因素的影响,主要包括焦炭的气孔率、气孔结构和内在矿物质的影响。焦炭气孔率越大,气孔分布越均匀,焦炭的反应性就越高;矿物质中的碱金属对焦炭的气化反应影响最大,其次为碱土金属和过渡元素[14],而ⅡB族元素(锌、镉、汞)因在形成稳定配位化合物的能力上与传统的过渡元素相似,故常常也将其归入过渡元素范围。本研究中,由于在焦炭中加入了ZnO,而ZnO在焦炭反应性实验条件下很容易被碳还原为锌蒸气,使焦炭气孔率增加,在一定程度上起到促进气化反应的作用,从而使CRI值增大。另一方面,与碱土金属类似,金属锌和ZnO之间的转化符合电子迁移理论和氧迁移理论的条件[15],故锌对气化反应也起到一定的催化作用。增大气孔率和催化气化反应这两方面的作用,使得ZnO的添加提高了焦炭的CRI,而CSR则由于焦炭气孔率增大和气化反应增强而减小。文献[11]报道,焦炭中的w(ZnO)由0.06%增加到3.09%时,CRI从20.77%增至25.53%,升高了近5个百分点;CSR约从70%降至60%,下降了约10个百分点。而本研究中,ZnO增量由0增至3.45%时,CRI从25.44%增大到28.89%,增加了3.45个百分点,CSR从61.62%降至57.42%,下降了4.2个百分点。两相比较发现,在焦炭中ZnO增量基本相同的情况下,本文测定的ZnO对CRI的影响幅度只有文献[11]中的70%左右,对CSR的影响幅度只有文献[11]中的40%左右。这可能是由于锌的添加方法不同引起的,文献[11]中采用的是喷洒ZnSO4水溶液的方法,ZnSO4在1100℃下分解生成SO3,而SO3对焦炭气化反应也有明显的催化作用,结果显得ZnO对焦炭热性能的影响程度较大。

3结论

(1)随着烧结矿中ZnO含量的增加,烧结矿低温还原粉化指数RDI+3.15减小,还原强度指数RDI+6.3减小,磨损指数RDI-0.5明显增大。烧结矿中锌含量的增加使烧结矿的低温还原粉化性变差。低温还原粉化性能变差的原因可能是因为加入ZnO使烧结矿在低温还原反应中生成的铁酸锌和赤铁矿在晶形和密度方面有较大差异造成的。

(2)烧结矿中锌含量的增加使烧结矿的还原性变差,烧结矿的还原度RI降低幅度与ZnO增量基本上呈线性关系。还原性变差的原因一方面是因为烧结矿的开口气孔被ZnO阻塞,另一方面可能是因为生成的铁酸锌难以被CO还原分解,阻碍了Fe3+的还原。

(3)随着焦炭中ZnO含量的升高,烧结矿CRI随之升高,CSR则随之降低。焦炭中锌含量的增加使焦炭的热性能变差。焦炭热性能变差的原因,一方面是因为ZnO本身与C反应使焦炭的气孔率增大,另一方面是因为Zn元素对焦炭气化反应有催化作用。

(4)与喷洒ZnSO4水溶液加锌方法相比,采用醋酸锌水溶液浸泡加锌方法能更准确地确定ZnO对焦炭热性能的影响程度。

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