铁矿-煤球团在空气中还原时的燃烧过程实验研究

数码照相机拍照和球团表面附近温度测量结果示出 ,铁矿 煤球团在空气中还原时 ,从球团内排出的可燃性气体在球面附近的球形“火焰环”上燃烧 .火焰环随反应的进行由小变大 ,然后收缩 ,并随反应温度的升高而扩大 .     

铁矿-煤球团在空气中的还原过程

铁矿-煤球团在空气中能够还原的原因是:从球团排出的可燃性气体在球面附近的火焰面上燃烧,在火焰面内侧是氧化性较弱的可燃性气体和燃烧产物的混合物,铁矿-煤球团在弱氧化性气氛中具有抗氧化性;在火焰面燃烧放出的热量向球团传递,进行自热还原.     

含碳球团高温抗压强度的实验测定

采用自制的高温抗压强度测定装置,研究了使用有机黏结剂的含碳球团在不同温度、气氛条件下高温强度随时间的变化.试验结果表明,采用有机黏结剂“CC”的含碳球团在800℃下保温1 h,球团仍能保持较高的高温强度（30～40 N/球）.在球团开始显著的自还原反应之前,球团高温强度主要由有机黏结剂来保证;而在还原反应（1 000℃以上）之后,球团高温强度则主要依靠还原的大量金属铁;球团的高温强度能满足转底炉生产工艺的要求.     

铁矿-煤球团在空气中的还原过程

铁矿-煤球团在空气中能够还原的原因是：从球团排出的可燃性气体在球面附近的火焰面上燃烧,在火焰面内侧是氧化性较弱的可燃性气体和燃烧产物的混合物,铁矿-煤球团在弱氧化性气氛中具有抗氧化性;在火焰面燃烧放出的热量向球团传递,进行自热还原．     

红格含铬钒钛磁铁矿球团矿物学和等温氧化动力学

研究了红格钒钛磁铁矿(HCVTM)球团等温氧化动力学及其矿物学特征.在不同的温度(1073~1373 K)和不同的时间(10~60 min)范围内,对HCVTM球团矿进行了等温氧化动力学实验.首先分析了球团在不同温度和时间下的微观结构和矿物组成规律.然后根据定义的氧化率,计算和分析了氧化率及其变化规律,以及矿相结构对氧化率的影响.最后结合缩核模型、修正的氧化率函数和阿伦尼乌斯公式,计算了反应速度常数、修正系数和反应活化能,并判断了反应限制性环节.研究表明:随温度的提高,低熔点液相增加,赤铁矿晶粒的生成、长大和再结晶,形成连续的黏结相,空隙数量减少.随时间的增加,生成的液相促进了赤铁矿晶粒间的黏结和长大,但是晶粒间硅酸盐相和钙钛矿类物相恶化了球团结构.同时,钙钛矿和铁板钛矿相生成.HCVTM球团矿空隙数量的减少和黏结相的生成,表现在氧化速率随时间增加而减慢.HCVTM球团氧化反应主要受扩散控制,球团氧化前期的反应活化能为13.74 kJ·mol-1,氧化后期的活化能为3.58 kJ·mol-1,氧化率函数的修正参数u2=0.03.     

磁铁精矿球团氧化动力学

推导出了磁铁矿氧化"单界面未反应核"修正模型,并应用该模型研究了凹山磁铁精矿球团的氧化动力学.研究结果表明:在800～950℃时,凹山磁铁精矿球团氧化反应表观活化能为64 kJ/mol,其氧化由化学反应所控制;在1000～1 050℃时,氧化反应的表观活化能为13 kJ/mol,反应为反应产物层的内扩散所控制;在950～1000℃时,氧化反应为混合控制;在较低氧化温度下,加入MgO可以降低化学反应阻力,提高球团的氧化率;在较高氧化温度下,MgO对扩散阻力无明显影响,添加MgO并不提高氧化反应速度,但在任何氧化温度下,添加MgO不改变磁铁矿氧化反应的控制环节.     

含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明:焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.     

球团回转窑火焰纹理特征与温度模型

为了完成球团回转窑内温度监测,本文对温度影响最大的火焰状况进行研究。首先将彩色图像进行RGB分解成三幅灰度图像,利用灰度共生矩阵研究RGB各通道的纹理参数,如能量、熵、对比度、相关性,与通过黑体炉标定的温度建立对应关系,制成温度模型,用于实时监测球团回转窑内火焰状况,指导生产。在实际测试中,该模型最大误差为5%,能够满足生产要求。     

幂律流体在内管旋转下放环空中的流动与传热规律

对柱坐标系下泡沫流体运动方程和能量方程进行简化,结合幂律流体本构方程并将其离散,运用有限差分方法对方程进行求解,得到幂律流体在内管旋转下放环空中的水力参数分布.结果表明:随内管转速的增大,环空中幂律流体的轴向流速、角速度、合速度增大,温度升高,表观黏度降低;随内管下放速度增加,环空中幂律流体的轴向流速、角速度和合速度减小,表观黏度增大,内管壁附近温度升高而外管壁附近温度降低.     

航空煤油火焰蔓延脉动过程数值模拟研究

建立了航空煤油火焰脉动模型,并进行了数值模拟.根据航空煤油的活化能计算平均反应速率,参照火焰温度的实验测量结果,确定以最大燃烧化学反应速率0.077kg·m-3·s-1为航空煤油着火判据.通过对燃料蒸气浓度分布、速度矢量分布、反应速率分布和温度分布数值模拟结果的分析,将航空煤油火焰蔓延脉动过程划分为发展阶段和衰退阶段,并证明主火焰的着火方式主要包括扩散燃烧和预混燃烧,闪燃火焰为预混燃烧.建立了航空煤油火蔓延脉动频率预测模型.证明燃料初温低于闪点时,火焰脉动频率随T00.58正比增长;当燃料初温高于闪点时,脉动频率随T0正比增长.