ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЯГКОГО ЖЕЛЕЗА И ФОСФОРИСТОГО ШЛАКА ИЗ ВЫСОКОФОСФОРИСТОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-7-5-13Ключевые слова:
высокофосфористая железная руда, водородное восстановление, селективное восстановление железа, фосфор, фосфат кальция, разделительная плавка, мягкое железо, фосфористый шлакАннотация
Представлены результаты экспериментальных исследований селективного восстановления железа в высокофосфористой оолитовой руде водородом. Показано, что водород как альтернатива монооксиду углерода в качестве восстановителя позволяет получать при относительно низкой температуре металлическое железо с низким содержанием фосфора. С использованием рентгенофазового анализа определен фазовый состав образцов после восстановительного обжига. При восстановлении водородом в образцах появляется α-железо, в то время как фосфор остается в составе фосфатов железа, кальция и алюминия. С помощью микрорентгеноспектрального анализа было установлено, что при восстановлении водородом при температуре 900 ℃ фосфор в металлической фазе практически не обнаруживается. В результате расплавления металлизованных образцов водородом при температуре 1600 ℃ фосфор переходит в металл за счет перераспределения фосфора между шлаком и металлическим железом под влиянием более высокой температуры. Для исключения перехода фосфора в металл при разделительной плавке в измельченную исходную руду добавлена известь. Полученная смесь обожжена в муфельной печи Nabertherm в атмосфере воздуха при температуре 1200 ℃ и продолжительности выдержки 1 ч. При обжиге происходит разрушение фосфата железа с образованием более прочных фосфатов кальция. В результате восстановления офлюсованных образцов водородом с последующим плавлением удается получить малофосфористое железо и шлак с содержанием фосфора. На основе анализа полученных данных предложена технологическая схема и набор технологического оборудования для переработки высокофосфористой железной руды с целью получения мягкого железа и фосфористого шлака.
Библиографические ссылки
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Pei M., Petäjäniemi M., Regnell A., Wijk O. Toward a fossil free future with HYBRIT: Development of iron and steelmaking technology in Sweden and Finland // Metals. 2020. V. 10, Iss. 7. 972. DOI: 10.3390/met10070972.
Huss J., Vickerfält A., Kojola N. Some aspects of the melting and dephosphorization mechanism of hydrogen‐DRI // Steel Research International. 2023. V. 94, Iss. 10. 2300064. DOI: 10.1002/srin.202300064.
Huang J., Liu J., Zhang H., Guo Y. Sustainable risk analysis of China’s overseas investment in iron ore // Resources Policy. 2020. V. 68. 101771. DOI: 10.1016/j.resourpol.2020.101771.
Quast K. A review on the characterisation and processing of oolitic iron ores // Minerals Engineering. 2018. V. 126. P. 89–100. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.06.018.
Rudmin M. A., Mazurov A. K. Oolitic ores in the Bakchar iron-ore cluster (Tomsk Oblast) // Doklady Earth Scienc-es. 2016. V. 471. P. 1238–1241. DOI: 10.1134/S1028334X16120126.
Лютоев В. П., Силаев В. И., Лысюк А. Ю., Шевчук С. С. Керченские оолитовые железные руды и возможно-сти их технологической модификации // Вестник Института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2016. № 1 (253). С. 18–29. DOI: 10.19110/2221-1381-2016-1-18-29.
Chen C., Zhang Y., Zou K., Zhang F. Flotation dephosphorization of high-phosphorus oolitic ore // Minerals. 2023. V. 13, Iss. 12. 1485. DOI: 10.3390/min13121485.
Xia W., Ren Z., Gao Y. Removal of phosphorus from high phosphorus iron ores by selective HCl leaching method // Journal of Iron and Steel Research International. 2011. V. 18. P. 1–4. DOI: 10.1016/S1006-706X(11)60055-1.
Wang H. H., Li G. Q., Zhao D. etc. Dephosphorization of high phosphorus oolitic hematite by acid leaching and the leaching kinetics // Hydrometallurgy. 2017. V. 171. P. 61–68. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017.04.015.
Sun Y. S., Han Y. X., Gao P. etc. Recovery of iron from high phosphorus oolitic iron ore using coal-based reduction followed by magnetic separation // International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. 2013. V. 20. P. 411–419. DOI: 10.1007/s12613-013-0744-1.
Wu S., Sun T., Kou J., Gao E. Green and efficient separation of iron and phosphorus from high-phosphorus oolitic iron ore by reduction roasting without a dephosphorization agent // Process Safety and Environmental Protection. 2023. V. 176. P. 304–315. DOI: 10.1016/j.psep.2023.05.095.
Yu W., Sun T., Kou J. etc. The function of Ca(OH)2 and Na2CO3 as additive on the reduction of high-phosphorus oolitic hematite-coal mixed pellets // ISIJ International. 2013. V. 53, Iss. 3. P. 427–433. DOI: 10.2355/isijinternational.53.427.
Wu S., Sun T., Kou J., Li X. Pilot study of high-phosphorus oolitic iron ore for iron recovery and dephosphorization by direct reduction–magnetic separation // Chinese Journal of Engineering. 2022. V. 44, Iss. 5. P. 849–856. DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.29.002.
Сулеймен Б., Салихов С. П., Рощин В. Е. Особенности морфологии железной руды Аятского месторождения // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2022. Т. 78. № 1. С. 7–14.
Suleimen B., Salikhov S. P. Behavior of extrusion briquettes (Brex) and pellets from oolite iron ore in solid-phase metallization // AIP Conference Proceedings. 2022. V. 2456, Iss. 1. 020054. DOI: 10.1063/5.0075188.
Guo L., Gao J. T., Zhong Sh. P., Guo Zh. Ch. Phosphorus migration mechanism between iron and high phosphorus gangue phase at high temperatures // Journal of Iron and Steel Research International. 2019. V. 26. P. 113–122. DOI: 10.1007/s42243-018-0079-2.
Сулеймен Б. Селективное восстановление железа в высокофосфористых оолитовых рудах с получением малофосфористого металла // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической ин-формации. 2022. Т. 79. № 12. С. 1031–1038.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
