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使用XRD分析仪对直接还原铁进行分析,以完成QA/QC和工艺优化


引言

世界各地对钢铁的需求在不断增长,而原材料、能源和运输的价格也在继续上扬。传统工厂需要大量的资本预算,而且在能源消耗方面会产生高昂的成本。综合钢铁厂中的焦炉和烧结厂不仅耗资不菲,而且由于其二氧化碳排放量很高,还会对环境产生负面影响。

直接还原铁(DRI)是一种在较低温度下提纯铁矿石的方法,能源需求较低,工厂规模较小。DRI工艺使用天然气还原铁矿石,生产出铁含量(90% – 94%)与生铁相似的“海绵铁”产品。这种海绵铁是小型钢厂的电炉所需要的优良原料。DRI工厂正在受到越来越多的关注,因为其所使用的工艺经济实用、环保可行,可提供稳定的纯铁供应源,特别是低成本页岩气的出现更进一步地推动了DRI工厂的发展。

为什么使用XRD分析仪进行物相识别非常重要?

了解用于DRI的铁矿石原料的矿物成分,对于控制成本、优化工艺来说至关重要。鉴于以下几个原因,识别进厂原料的矿物构成对DRI加工厂大有益处:

  • 原材料的成本取决于矿石品位。对进料矿石进行筛选有助于确定原材料是低品位矿石还是高品位矿石。
  • 了解矿石的矿物成分有助于操作人员确定适当的加工条件,例如温度和化学混合物,以实现高产量,并控制生产成本。
  • 对矿石品位进行控制,选出矿物成分一致的矿石,有助于操作人员使用稳定的加工条件。

DRI矿物成分的测定会影响原材料成本、加工成本和成品价格。X射线衍射(XRD)分析仪可以识别和量化关键性的铁矿石矿物,例如高品位的赤铁矿,及低品位的磁铁矿和针铁矿。分析仪还可以识别脉石矿物,包括氧化铝、二氧化硅、三水铝石、石英和高岭石,这些矿石会使加工操作变得复杂。

以下对DRI原料进行分析所获得的衍射图显示了赤铁矿和磁铁矿的优选相,所有观察到的峰值都与这两种矿物相的预期情况相同。

使用XRD分析仪对直接还原铁进行分析,以完成QA/QC和工艺优化

使用XRD分析仪对直接还原铁进行分析,以完成QA/QC和工艺优化

对工艺进行监测也很重要,以确保矿石从其氧化物形式完全还原为铁元素。不完全的反应将导致产量下降,造成经济损失。反之,还原过程太长,超出了必要的时间,将会耗费额外的能源和燃料,也会造成经济损失。

XRD分析仪可识别当前存在的不同的相。相对强度比(RIR)方法用于对结果进行量化。
XRD分析仪可识别当前存在的不同的相。相对强度比(RIR)方法用于对结果进行量化。

奥林巴斯XRD衍射仪可以确定还原过程何时完成。
奥林巴斯XRD衍射仪可以确定还原过程何时完成。

X射线衍射分析是辨别矿石的矿物成分,判断还原过程不同阶段的一种可靠的方法。DRI工厂目前使用湿化学法,这种方法在识别矿物相方面不够准确。他们还可能将样品送到外部实验室进行XRD分析,这种方法既费时又费钱。奥林巴斯提供了一种便携式XRD仪器,可在现场进行分析。简单的样品制备和快速的分析时间,可使操作人员检测许多样品,对原料和工艺实行全面监测,从而可在现场立即做出决策。

结语

奥林巴斯X射线衍射分析仪采用了为美国航空航天局(NASA)的火星漫游者计划开发的技术。它们可以在现场对DRI原料进行快速测量,高效完成质量保证和工艺控制。

  • 样品制备简单
  • 可在几分钟内快速获得准确的结果
  • XRF分析仪机身紧凑、小巧便携
  • 具有定性的XRF能力,可提供附加的化学成分信息

优势特性:

  • 快速识别矿物相
  • 可由非实验室人员操作
  • 现场分析 — 在码头上或生产车间内进行分析
奥林巴斯XRD衍射仪可以确定还原过程何时完成。
TERRA便携式XRD分析仪
Olympus IMS

应用所使用的产品
TERRA II XRD分析仪是一款为用户提供定量性矿物学信息的便携式仪器。这款仪器使用电池供电,可长达6小时持续工作,而且其外壳坚固、防水,适用于在野外快速分析矿物的主要成分和次要成分。
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