等温固定床多球团还原模型

针对单个球团未反应核模型在研究多球反应体系中存在的局限性,首先基于单球团未反应核动力学模型,构建了等温固定床中多球体系下球团矿还原模型;然后通过引入无因次变量,得到方程的解析解,并且采用特征线法进行求解得到了方程的数值解;最后在中温管式炉中设计了等温固定床球团矿还原试验.实验结果与模型计算值有较好的吻合.     

富氧率对钒钛磁铁矿球团还原行为的影响

模拟研究了不同富氧率条件下钛磁铁矿氧化球团的还原过程.通过扫描电镜观察钒钛磁铁矿球团还原过程中的微观结构变化,结合能谱仪研究分析了还原过程中产物的分布变化.结果表明,富氧率的提高对还原度和还原速率提高有明显促进作用.还原过程中钛铁分离伴随着Al元素向高钛矿中迁移富集,最终Al与Ti原子数比为1∶3,Al很可能与钛铁氧化物固溶,形成某种复合化合物并导致球团矿还原难度增加.运用三种不同模型对球团矿还原过程对比分析,发现混合模型可以很好地表征球团矿不同阶段的还原过程.利用混合模型计算得出球团矿还原过程的动力学参数.结果表明,随着富氧率的升高,球团矿还原活化能逐渐降低,从不富氧到富氧79%条件下,活化能由26.5 k J/mol降低到19.68 k J/mol,活化能的降低增加了相同条件下活化分子的数量,提高了反应速率,有利于球团矿在较低还原温度条件下快速反应.     

钒钛磁铁矿球团H_2-CO气体还原动力学研究

本文研究了钒钛磁铁矿中性焙烧球团矿用 H_2、CO 和 H_2-CO 混合气体还原,气体的氧化度和球团矿粒度等对还原速度的影响;讨论了反应速度常数与温度的关系,一界面未反应核模型的适应性,以及还原过程中的相对阻力;推荐了这种球团矿还原的基本工艺参数。     

采用分段法研究含镁球团等温还原过程动力学

为了研究Mg O添加剂对球团矿还原行为的影响以及确定还原反应过程动力学机理,采用球团矿的等温还原标准检验方法,测定3种不同含镁球团的还原性能,考察还原度与还原速率的变化情况。采用分段法对其还原反应过程动力学进行分析,确定反应过程前期和后期不同的动力学机理函数积分式,进而通过建立动力学模型,计算不同阶段的反应速率常数。研究结果表明:前期还原过程反应速率常数受镁含量影响较大,而后期浮氏体还原过程的反应速率常数则受镁含量的影响不大。     

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.     

高硫铁精矿"一步法"直接还原新工艺

当铁精矿铁品位为69.52%,含硫0.91%时,采用预热球团"一步法"直接还原新工艺,在配入0.2%添加剂K2、预热温度950 ℃、预热时间25 min的条件下强化球团脱硫,脱硫率为97.1%,预热球团矿残硫含量为0.030%,球团矿强度达1083 N/个;添加剂K2的作用机理为其在受热过程中分解,释放活性氧,使脱硫反应的表观活化能由不加添加剂的53.6 kJ/mol下降到44.04 kJ/mol,有利于脱硫反应的进行.脱硫后的预热球团矿在还原温度为1050 ℃、还原时间为2 h、球煤质量比为1∶2的条件下,在马弗炉内还原,得到直接还原铁(DRI)的质量指标为全铁TFe 92.24%,金属化率η(Fe) 95.32%,S 0.014%,P 0.004%,该DRI可作为电炉冶炼优质钢和特殊钢的理想原料.该工艺扩大了直接还原工艺对原料的适应性,有利于直接还原工艺的推广应用,有广阔的应用前景.     

MgO对铁矿球团矿还原后强度的影响

在实验室条件下,研究了Mg O对铁矿球团还原后强度的影响.结果表明:当Mg O质熔剂质量分数由0增加至2.0%时,铁矿球团矿还原后强度得到提升;经还原后,铁矿球团矿的孔径和孔隙度都相应增大,但相比普通球团矿(Mg O质熔剂质量分数为0),含Mg O球团矿(Mg O质熔剂质量分数为2.0%)还原前、后孔径及孔隙度变化幅度相对较小,孔径分布相对集中;还原膨胀是决定铁矿球团矿还原后强度的主要因素;还原膨胀率越低,铁矿球团还原后的强度相对越大.     

含碳球团直接还原过程的数值模拟

基于质量守恒方程、能量守恒方程及化学反应速度式，建立了描述含碳球团直接还原过程的数学模型，用此模型所做的数值计算结果与试验结果基本吻合。数值模拟结果表明：影响含碳球团还原速率的最重要因素是炉温，含碳球团应在尽可能高的炉温下焙烧；虽然大球的还原速度开始阶段较慢，但焙烧时间足够长时，不论球大小，都可达到高金属化率；只有配碳量足够时才能获得较快的还原速率和较高的还原度。     

还原气氛和脉石成分对氧化球团还原膨胀的影响

以Fe2O3粉为原料,分别配加SiO2,CaO及MgO制备氧化球团,系统研究了H2和CO两种还原气氛及不同脉石成分对氧化球团还原膨胀的影响,并进行了理论分析.研究表明,还原气氛中H2含量的增加,有利于降低球团的还原膨胀率,还原后球团晶体结构完整,品质较好;Fe2O3球团中配加少量CaO,有利于焙烧时产生少量液相而改善球团的冶金性能,但CaO含量不宜过大;在保证产品质量前提下,适当控制球团矿品位,含有少量SiO2等脉石杂质,有利于焙烧时产生渣相连接,提高球团的强度,降低还原膨胀率;球团中添加MgO有利于形成稳定的晶体结构,从而改善球团的性能.     

压汞法表征铁矿球团固结程度

基于压汞法,定义了球团矿的氧化焙烧固结指数(OCI),并以其表征球团矿氧化焙烧固结程度.通过分析不同球团矿生球氧化焙烧过程中球团矿孔隙率及孔径大小的变化,计算球团焙烧固结指数.同时,对相应的成品球团矿的抗压强度进行测试.结果表明:粒化工艺和原料条件相对稳定情况下,氧化球团固结指数越高,球团固结越完全,球团抗压强度越大.该方法不仅可掌握球团矿自身物性,而且能够准确表征球团氧化焙烧的固结程度,为科研、生产人员提供了一种氧化球团矿质量的评价指标.