循环流化床铁矿石直接还原动力学

直接还原流程中,粘结失流是传统流化床应用的最大障碍·在铁矿石还原热力学计算基础上,在循环流化床的试验装置上进行热试验,通过调整影响循环流化床的条件因素,使循环流化床的工作状态达到最佳,在此基础上,研究和探讨循环流化床铁矿石直接还原过程的动力学条件·通过理论分析和大量实验,证实了循环流化床内铁矿石还原过程的控制步骤是颗粒表面化学反应,验证了全床还原率或平均还原率与平均反应时间的关系·     

利用催化剂促进碳化铁生成速度的基础性研究

传统的碳化铁生产工艺存在反应时间较长的难题,为此通过在流化床入炉矿石中配加部分添加剂的还原实验研究,以寻求该反应可能的催化剂,缩短反应时间,提高碳化铁生产效率和经济效益·采用CaCl2和K2CO3作为反应的催化剂,利用反应所测数据,与对比实验相比较,并结合动力学分析,得出CaCl2和K2CO3可以加速碳化铁还原反应进行的结论·     

Fe_3C生成机理及物相分析

在热力学计算的基础上,探讨了铁矿石在流化床内还原生产Fe3C的生成机理和途径·结果表明,700℃时铁氧化物还原符合逐级还原理论,碳化铁由生成的铁经CO渗碳得到;反应温度介于586℃和628℃之间,碳化铁主要由反应产生的FeO与CO反应得到,另一部分碳化铁由矿石中还原出的金属铁与CO反应得到;温度低于586℃时,产物中的碳化铁主要由Fe3O4与CO反应得到,产物中磁铁矿含量较高·同时利用穆斯堡尔谱和X衍射分析手段验证了产物中碳化铁的存在,所有这些研究成果为Fe3C的工业化生产提供理论基础·     

矿岩散体流动参数物理模拟实验

结合崩落矿岩散体的力学特性,利用随机介质放矿理论,介绍了矿岩散体流动参数测定的物理模拟实验,测定了不受边界约束和端部放矿两种方式下的散体流动参数·研究了矿岩散体的流动形态(放出体形态)·认为采用低贫损开采模式,可有效地降低矿石损失贫化·工业试验表明,对于采用无底柱崩落法的矿山,利用模型实验,测定现场矿岩散体流动形态(参数),优化采场结构参数,可有效地降低矿石损失与贫化,提高矿山整体经济效益·     

Fe表面纳微结构对Fe2O3流态化还原过程黏结失流的影响

利用可视流化床分别研究了Fe2O3和Fe粉在流化过程中黏结失流发生的过程.结果表明,Fe2O3在惰性气氛中流化不发生黏结失流,而在还原气氛中发生黏结失流,且黏结发生时间恰好是铁晶核析出的初始阶段.Fe颗粒在还原和惰性气氛中流化均出现黏结失流现象.铁的生成是产生黏结的前提条件.当Fe颗粒流化温度从700℃升高到750℃时,黏结临界时间提前了11min,表明金属铁的表面特性是导致黏结的主要内因.扫描电镜分析表明,Fe和Fe2O3表面形成的纳微结构是导致Fe2O3流化还原黏结失流的重要因素.     

颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置，在一定表观气速条件下，研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流。根据对黏结失流影响程度的不同，可将矿粉颗粒分为三个粒径区间：中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒；还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒；还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒。分别对他们不同的影响机理进行了分析。研究还发现在正常流化条件下，随着矿粉颗粒粒径的增大，还原失流后床层的膨胀幅度会减小。     

高磷矿氢气还原过程的原位研究

通过原位观察的方法,研究了H2气氛、不同温度下高磷矿还原过程的矿相结构演变规律和温度对金属铁析出形态的影响。高磷矿的鲕状结构在还原过程中未被破坏掉;随着温度的提高,矿相结构的演变加快,温度较高时Fe发生明显偏聚,金属铁从赤铁矿相中加快析出。还原温度对高磷矿中金属铁的析出形态影响显著：在700℃时金属铁析出在矿石颗粒表面形成致密铁层;800℃时析出的金属铁形貌复杂化,铁层致密度下降,出现孔洞,同时有少量的短小铁晶须;900℃时铁晶须数量明显增多,同时伴随着大量多孔海绵铁的析出。因此,可以通过调节还原温度和时间,使得气基还原过程避免黏结失流,同时高效还原高磷矿。     

铁帽型含金复合矿直接还原过程铁氧化物行为

对铁帽型含金复合矿煤基直接还原过程的铁氧化物行为进行了研究，提出了将矿粉配入添加剂及煤混合压制团块直接还原－磁选分离－含金尾矿氰化浸出新工艺．采用该工艺处理某铁帽型含金复合矿，可直接从矿石中提取金和海绵铁两种产品，并用粉晶Ｘ射线衍射对其反应机理进行了验证．结果表明，直接还原过程中，不仅包含铁氧化物的还原相变，同时还存在铁氧化物同其它氧化物之间的固相反应．     

还原气氛对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视流化床装置研究了973～1173 K不同气氛条件对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响.研究发现,一定表观气速条件下温度和还原气氛组成对失流时铁矿粉的金属化率影响不大,而失流时颗粒微观形态受还原气种类和温度的影响较显著,但还原气体积分数对形态的影响较小.此外,流化时间随着还原气体积分数的增大而逐渐缩矩,并通过线性拟合得到了不同温度时二者间的数学关系式.     

循环流化床铁矿石直接还原过程动力学分析

循环流化床铁矿石直接还原是一项较新的工艺·建立了一个数学模型,用以描述床内的还原动力学过程,运用有关动力学理论,分析得出床内还原反应的动力学控制步骤为矿粉颗粒表面的化学反应,整个床内的平均还原率R与反应时间t的关系为R=5b3t3-75b2t2+45bt(b为常数)·