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LW 71
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LMo 101
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