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上篇 冶金资源高效利用理论1

1 矿物热力学性质估算方法1

1.1 概述1

1.2 复合氧化物标准熵的估算2

1.2.1 二元复合氧化物标准熵的双参数模型建立2

1.2.2 三元复合氧化物标准熵的估算5

1.3 复合氧化物标准生成焓的估算7

1.3.1 二元复合氧化物标准生成焓的双参数模型7

1.3.2 三元复合氧化物标准生成焓的估算11

1.4 复合氧化物比热容的估算12

1.4.1 二元复合氧化物的比热容模型12

1.4.2 三元复合氧化物比热容值的估算14

1.5 复合氧化物熔化焓的估算16

1.5.1 电离能与复杂化合物结构的关系16

1.5.2 CaWO4熔化焓的预测18

1.5.3 CaMoO4熔化焓的预测18

1.6 金属间化合物标准熵的估算19

1.6.1 标准熵的双参数模型19

1.6.2 不同估算模型的对比21

1.7 金属间化合物比热容的估算23

1.7.1 比热容的双参数模型23

1.7.2 不同估算模型的对比24

1.8 金属间化合物标准生成焓的估算28

1.8.1 标准生成焓的双参数模型28

1.8.2 不同估算模型的对比29

1.9 典型离子化合物标准熵的估算模型32

1.9.1 标准熵的双参数模型32

1.9.2 标准熵的计算结果与分析32

1.10 典型离子化合物比热容的估算模型36

1.11 典型离子化合物标准生成焓的估算模型37

2 矿物熔体活度计算40

2.1 分子离子共存模型及改进40

2.2 CaO-FeO-SiO2-V2O3四元渣系熔渣活度计算模型41

2.2.1 组分确定41

2.2.2 CaO-FeO-SiO2-V2O3四元渣系活度模型42

2.2.3 熔渣中组分活度分析43

2.3 CaO-SiO2-FeO-MoO3熔渣活度计算模型45

2.3.1 模型建立45

2.3.2 熔渣中组分活度分析46

2.4 CaO-SiO2-FeO-WO3熔渣活度计算模型48

2.4.1 模型建立48

2.4.2 炉渣活度分析49

2.5 CaO-FeO-Nb2O5-SiO2渣系活度模型50

2.5.1 模型的建立50

2.5.2 炉渣活度分析52

2.6 CaO-MgO-FeO-SiO2-Al2O3-Cr2O3渣系活度模型53

2.6.1 组分的确定53

2.6.2 模型的建立54

2.6.3 活度规律分析56

2.7 CaO-SiO2-B2O3活度模型58

2.7.1 炉渣构成的确定58

2.7.2 CaO-SiO2-B2O3三元活度模型60

2.7.3 熔渣组分活度的分析60

2.8 FeSiB熔体中合金元素活度的计算62

2.8.1 熔体组分的确定62

2.8.2 Fe-Si-B三元活度模型62

2.8.3 熔体组分活度的分析65

2.8.4 硅、硼等活度图的研究66

下篇 冶金资源高效利用技术69

3 白钨矿高效利用理论与技术69

3.1 白钨矿冶炼钨铁典型流程及存在的问题69

3.1.1 钨铁生产工艺69

3.1.2 钨铁工艺流程存在的问题71

3.2 白钨矿还原热力学71

3.2.1 △G和钨分配比LW71

3.2.2 炉渣碱度对白钨矿还原的影响72

3.2.3 钢液成分对白钨矿还原的影响73

3.2.4 炉渣氧化性对白钨矿还原率的影响73

3.3 白钨矿还原动力学研究74

3.3.1 固态白钨矿还原动力学74

3.3.2 白钨矿粉的铁浴还原78

3.3.3 高温下白钨矿的还原反应81

3.4 白钨矿炼钢的技术基础研究85

3.4.1 硅铁粉还原白钨矿85

3.4.2 炭粉还原白钨矿86

3.4.3 硅碳混合还原白钨矿87

3.4.4 碳化硅还原白钨矿88

3.5 白钨矿直接炼钢过程中渣量控制89

3.5.1 白钨矿直接还原工艺渣量计算89

3.5.2 渣量计算与分析91

3.6 白钨矿直接炼钢工业实践93

3.6.1 用铁合金冶炼W6Mo5Cr4V高速钢93

3.6.2 用白钨矿冶炼W6Mo5Cr4V高速钢94

3.7 白钨矿粉直接还原制备新技术96

3.7.1 碳与白钨矿之间的反应96

3.7.2 碳与氧化钨之间的反应96

3.7.3 新流程构思97

4 氧化钼矿高效利用理论与技术100

4.1 钼铁块的生产100

4.2 氧化钼还原热力学100

4.2.1 △G和钼分配比LMo101

4.2.2 炉渣碱度对氧化钼还原的影响101

4.2.3 钢液成分对氧化钼还原的影响102

4.2.4 炉渣氧化性对氧化钼还原率的影响102

4.3 氧化钼低温还原动力学研究103

4.3.1 碳还原氧化钼动力学103

4.3.2 碳化硅还原氧化钼104

4.3.3 氧化钼高温还原动力学研究106

4.4 抑制氧化钼挥发的研究109

4.4.1 空气中氧化钼挥发的热力学109

4.4.2 空气中氧化钼挥发的动力学109

4.4.3 抑制氧化钼挥发的方法111

4.5 氧化钼炼钢过程工艺参数对收得率的影响试验113

4.5.1 氧化钼形式对还原率的影响113

4.5.2 氧化钙配入量对还原率的影响113

4.5.3 氧化钼加入量对还原率的影响114

4.6 氧化钼直接还原工艺渣量计算114

4.6.1 硅铁还原氧化钼115

4.6.2 碳化硅还原氧化钼115

4.6.3 炭粉还原氧化钼116

4.6.4 渣量计算与分析116

4.7 用氧化钼冶炼W6Mo5Cr4V高速钢工业实践118

4.7.1 不采用抑制氧化钼挥发技术的工业试验118

4.7.2 采用抑制氧化钼挥发技术的工业试验119

4.8 氧化钼矿直接还原制备新技术120

5 新一代钼冶金工艺理论与技术121

5.1 传统钼冶金流程与新一代钼冶金流程121

5.1.1 传统钼冶金流程121

5.1.2 新一代高效绿色钼冶金流程提出与特点122

5.2 钼精矿真空分解理论123

5.2.1 MoS2分解理论真空度123

5.2.2 液-气硫黄转换关系123

5.2.3 钼精矿中杂质去除125

5.2.4 深脱硫的问题127

5.2.5 真空分解对粒度的要求128

5.2.6 真空分解能耗估算131

5.2.7 真空分级分离132

5.3 钼精矿真空分解技术实践133

5.3.1 50kg级真空分解系统与实践133

5.3.2 千吨级真空分解系统与实践135

5.4 高纯超细MoO3粉体制备136

5.4.1 高纯MoO3新工艺流程136

5.4.2 高纯MoO3制备原理138

5.5 超纯MoS2粉体制备140

5.5.1 MoS2制备现状140

5.5.2 超纯MoS2制备新技术的路线选择140

5.5.3 超纯MoS2制备中开发的高效浸出技术141

5.5.4 超纯MoS2粉体的制备技术应用142

5.6 含铼钼精矿的高效利用143

5.6.1 含铼钼精矿利用现状143

5.6.2 含铼钼精矿高效利用理论144

5.6.3 含铼钼精矿高效利用方法145

5.7 镍钼矿的高效利用145

5.7.1 镍钼矿利用现状145

5.7.2 镍钼矿真空冶炼理论147

5.7.3 镍钼矿高效利用途径148

6 氧化硼冶炼非晶母合金理论与技术149

6.1 氧化硼直接冶炼的热力学研究149

6.1.1 碱度对分配比的影响151

6.1.2 氧化硼含量对分配比的影响152

6.1.3 硅含量对分配比的影响152

6.1.4 硼含量对分配比的影响153

6.1.5 温度对分配比的影响153

6.1.6 硼酐还原的收得率分析154

6.2 氧化硼还原过程动力学分析与试验研究155

6.2.1 炉渣低温还原反应动力学研究155

6.2.2 铁浴还原反应动力学研究156

6.2.3 硼酐直接还原冶炼动力学实验研究157

6.2.4 动力学过程综合分析158

6.3 氧化硼冶炼非晶母合金实践159

6.3.1 硼收得率影响因素分析159

6.3.2 非晶母合金的质量分析162

7 红土矿冶炼镍铁合金理论与技术164

7.1 红土矿资源与开发现状164

7.1.1 红土矿资源现状164

7.1.2 红土矿资源开发现状165

7.2 红土矿高炉法冶炼关键理论167

7.2.1 合理造渣制度的选择167

7.2.2 高炉下部的渣量剧增导致铁水温度变低168

7.2.3 炉渣中含Cr2O3对炉渣流动性以及铁水温度的影响169

7.2.4 高炉的软熔带位置发生变化169

7.2.5 高炉镍铁合金的产品标准与资源化问题170

7.2.6 含镍铁水能耗的高低问题170

7.3 红土矿冶炼含镍钢170

7.3.1 氧化镍还原热力学170

7.3.2 氧化镍矿冶炼含镍钢的可行性分析171

7.4 氧化镍矿低温还原与晶粒长大冶炼镍铁合金新技术172

7.4.1 红土矿低温还原理论基础173

7.4.2 试验过程与主要结果175

7.4.3 工艺流程及预期特点175

7.4.4 中间放大试验177

8 氧化钒高效利用理论与技术179

8.1 氧化钒的还原热力学179

8.1.1 V2O3与VO还原热力学数据179

8.1.2 高温下氧化钒还原的实际自由能计算分析180

8.2 高温还原动力学184

8.2.1 V2O3还原动力学理论184

8.2.2 还原试验185

8.3 氧化钒冶炼合金钢过程的渣量计算187

8.3.1 以工业V2O5为原料187

8.3.2 以钒渣为原料188

8.4 钒氧化物冶炼合金钢路线192

8.4.1 用工业V2O5冶炼微钒合金钢192

8.4.2 用工业V2O5冶炼高钒钢192

8.4.3 用钒渣冶炼微钒合金钢193

8.5 氧化钒还原新技术193

8.5.1 V2O5高效利用新技术193

8.5.2 钒渣高效利用新技术194

9 含钛铁矿高效利用理论与技术196

9.1 含钛铁矿利用现状分析196

9.1.1 钒钛磁铁矿196

9.1.2 钛铁矿197

9.2 低温还原钛铁矿生产钛渣的新工艺理论与技术197

9.2.1 钛铁矿还原热力学研究197

9.2.2 还原动力学研究199

9.2.3 还原产物中铁低温聚集与晶粒长大200

9.2.4 钛铁矿低温还原与晶粒长大流程201

9.2.5 放大试验203

9.3 钒钛磁铁矿的低温还原冶炼新技术204

9.3.1 还原理论204

9.3.2 钒钛磁铁矿的低温还原冶炼205

9.4 含钛高炉渣选择性分离富集技术206

9.4.1 CaO系分离富集路线207

9.4.2 CaO系选择性分离富集路线评估209

9.4.3 Na2O系分离富集TiO2方法209

10 金属镁冶炼新技术213

10.1 皮江法冶炼金属镁存在的问题213

10.2 镁真空冶炼理论214

10.2.1 碳热还原214

10.2.2 硅热还原216

10.3 微波冶炼特点217

10.3.1 微波加热基本原理217

10.3.2 微波加热特点218

10.4 金属镁冶炼新技术与实践219

10.4.1 金属镁冶炼新技术219

10.4.2 金属镁冶炼新技术实践221

11 铜渣与铜精矿高效利用理论与技术223

11.1 铜渣现状分析223

11.2 铜渣还原理论与技术224

11.2.1 铜渣还原理论224

11.2.2 铜渣低温还原技术226

11.3 铜精矿真空分解理论与技术227

11.3.1 主物相真空分解228

11.3.2 微量物相真空分解230

11.3.3 铜精矿真空分解流程232

11.4 铜精矿直接冶炼铜铁合金理论与技术233

11.4.1 氢还原233

11.4.2 碳还原234

11.4.3 中间试验235

12 钢厂含锌、含铅粉尘高效利用理论与技术236

12.1 钢厂粉尘处理现状分析236

12.1.1 粉尘成分分析236

12.1.2 目前的处理方法236

12.2 钢厂粉尘中含锌化合物分离理论237

12.2.1 含锌化合物的物理性质237

12.2.2 ZnO的间接还原238

12.2.3 ZnO的直接还原240

12.2.4 氧化锌分离与氧化铁还原难度比较242

12.2.5 ZnFe2O4的还原热力学242

12.2.6 ZnS还原热力学244

12.3 钢厂粉尘中含铅化合物分离理论246

12.3.1 含铅化合物的物理性质246

12.3.2 PbO的间接还原246

12.3.3 Pb、PbO、PbS挥发分离顺序247

12.3.4 PbO的直接还原247

12.3.5 PbS还原或挥发248

12.4 钢厂粉尘中氧化铁的还原249

12.4.1 铁氧化物充分还原的热力学条件249

12.4.2 反应器形式250

12.5 金属铁与炉渣的分离251

12.6 钢厂含锌粉尘综合利用新技术与工业实践251

12.6.1 钢厂含锌粉尘综合利用新技术251

12.6.2 钢厂含锌粉尘综合利用新技术工业实践253

12.6.3 经济效益与社会效益分析254

附录 作者在资源高效利用领域的研究成果255

附录一 承担的研究课题255

一、纵向课题255

二、横向课题255

附录二 发明专利256

附录三 已出版著作257

附录四 发表论文257

参考文献263