随着国家对环保问题越来越重视,短流程电炉炼钢逐渐兴起,其主要原料为废钢,但目前我国废钢资源比较紧张,所以作为废钢替代品的直接还原铁开始受到关注。直接还原铁不仅能作为废钢的替代品,还由于其化学成分稳定、有害杂质含量少,是生产优质特钢不可或缺的原料。但是我国直接还原铁生产工艺落后,产量较低,急需开发高效环保的直接还原铁生产工艺来解决当前的问题。所以,本课题通过磁铁矿精矿的直接还原技术研究,为今后的直接还原铁生产提供一些理论指导。本研究课题以磁铁矿精矿和无烟煤为原料,并配以一定配比的添加剂,研究磁铁矿的固态直接还原技术,采用磨矿和磁选技术,得到高品位的直接还原铁粉。采用内配碳球团技术,能够在较短的时间和较低的温度下得到高品位的直接还原铁,同时磁选分离技术进一步提高了直接还原铁的品位。这一工艺具有能耗低,生产效率高,无污染,成本低等特点,具有极大的发展前景。主要研究内容如下:(1)通过热力学与动力学计算,分析了还原过程中铁氧化物和基体相可能发生的反应,并确定了在1000-1200℃的温度区间进行条件实验较为合适,得到了速率常数k的经验公式、反应动力学机理函数、各阶段的表观活化能E和指前因子A。(2)考察了还原剂添加量、不同添加剂添加量、还原温度、还原时间对还原产物金属化率的影响,确定了较佳的直接还原条件。在还原温度1150℃,还原时间60min,无烟煤加入量16wt%,添加0.9wt%CaO的条件下,可以得到全铁含量达到89%以上,金属化率达到96%以上的金属化球团。(3)考察了不同添加剂对金属铁颗粒尺寸及物相组成和元素分布以及走向的影响。在上述较佳直接还原工艺条件下,能够得到较大尺寸的金属铁颗粒,实现铁颗粒与基体相的分离。(4)考察了磁场强度和磨矿粒度对磁选分离效果的影响,确定了较佳的磨矿和磁选分离条件,在60mT磁场强度和48-75μm磨矿粒度的实验条件下,得到了全铁含量95%以上的直接还原铁粉,铁的回收率达到了95%以上。