氢气对高炉炉料低温还原粉化的影响

为了研究高炉喷吹煤气后煤气成分对高炉低温区炉料粉化性质的影响,对炉料低温还原粉化与煤气成分和还原温度的关系进行了研究.研究结果表明:还原温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,在500℃时粉化最为严重;在500～900℃,炉料粉化率随温度升高而降低;在900℃时炉料的低温还原粉化基本结束.相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随煤气中H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿和块矿较小.     

氢气对高炉炉料低温还原粉化的影响

为了研究高炉喷吹煤气后煤气成分对高炉低温区炉料粉化性质的影响,对炉料低温还原粉化与煤气成分和还原温度的关系进行了研究。研究结果表明:还原温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,在500℃时粉化最为严重;在500~900℃,炉料粉化率随温度升高而降低;在900℃时炉料的低温还原粉化基本结束。相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随煤气中H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿和块矿较小。     

氧气高炉循环煤气加热过程中的析碳行为

以氧气高炉循环煤气加热工艺为背景,在实验室条件下研究了CO和H2体积分数较高的煤气加热时的析碳行为.实验结果表明,温度和CO2体积分数是影响析碳反应的重要因素.在300~700℃范围内,当温度低于500℃时,析碳反应速度随温度的升高而增加;当高于此温度时,反应速度随温度的升高而下降.析碳反应包括CO分解析碳反应以及CO和H2的混合析碳反应.对比热力学理论与实验现象分析了析碳过程中以上两个反应可能起到的作用.采用扫描电镜,从微观结构上观察了500~700℃时加热过程中析出碳的形态并研究了析碳行为.另外,随着CO2体积分数的增加,析碳反应速率逐渐降低.在500℃和600℃时,CO2体积分数的增加对析碳行为有较大抑制作用,尤其在500℃时这种抑制作用更加明显.     

富氢气体直接还原铁矿石及其碳沉积行为

焦炉煤气改质后可用于生产直接还原铁, 为炼钢提供优质的原料. 利用热重分析法, 研究了H₂ 与CO 物质的量比(H₂/CO)、温度对铁矿石球团矿还原速率及其碳沉积速率的影响. 实验结果表明: H₂ 的还原能力大于CO, 且随着混合气体中H₂ 含量的增加, 铁矿石球团矿的 还原速率增大; 当H₂/CO 比大于8/2 时, 增加H₂ 含量对还原速率影响减小; 在铁矿石还原 后期出现碳沉积, 且碳沉积速率随着H₂ 含量的增加而减小; 低温易于碳沉积, 但当温度高于 850 °C 时, 碳沉积得到抑制.     

烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H2还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe2 O3/Al2 O3载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H2还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段( Fe2 O3-Fe3 O4/FeO,还原转化率<25%)可采用二阶反应模型( M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.053×10-2 s-1;第二反应阶段(Fe3O4/FeO-Fe,还原转化率>25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.066×10-2 s-1.     

温度对煤造气制备碳化铁的影响

研究了以煤造气为还原剂制备碳化铁过程中温度对还原度、金属化率、碳化铁率的影响,实验条件为压力0.3 MPa、反应时间180 min、还原气体中CO/CO2分别为3和1.5,反应温度在550～700℃之间变化.通过实验研究得到如下结论:产物的还原度、金属化率随温度的升高而逐渐增大;碳化铁率在600℃时最小;在气体成分达到一定还原势(CO/CO2=3)的条件下,700℃时碳化铁率最高;而在CO/CO2=1.5时,高温下不利于碳化铁的生成.     

球团矿不同气氛下的高温抗压强度

采用自行设计的高温抗压强度在线测定装置,研究了氧化球团矿在不同气氛下的高温强度变化规律,并对高温下强度变化的机理进行了分析和探讨.实验结果表明:球团矿在中性气氛和氧化性气氛下的高温强度变化规律基本一致,表现为在低于800℃的温度范围内,球团矿强度随着温度的上升而增大,但在800～900℃球团矿强度有个明显的下降,900～1100℃球团矿强度随温度的升高略有回升,1100℃以后强度急剧下降,到1200℃时已基本失去强度;中性气氛下的球团强度整体高于氧化性气氛下的强度;在还原性气氛下,球团矿强度随着温度和还原度的提高而降低,至1100℃时强度基本消失.     

温度对煤造气制备碳化铁的影响

研究了以煤造气为还原剂制备碳化铁过程中温度对还原度、金属化率、碳化铁率的影响，实验条件为压力0.3MPa、反应时间180min、还原气体中CO／CO2分别为3和1.5，反应温度在550－700℃之间变化。通过实验研究得到如下结论：产物的还原度、金属化率随温度的升高而逐渐增大；碳化铁率在600℃时最小；在气体成分达到一定还原势（CO/CO2=3)的条件下，700℃时碳化铁率最高；而在CO／CO2=1.5时，高温下不利于碳化铁的生成。     

O_2/CO_2燃烧条件下NO_2还原特性的实验研究

为探究O_2/CO_2燃烧条件下NO_2的还原特性,利用固定床反应实验系统,研究了温度、矿物质、灰分以及反应气氛变化对NO_2还原行为的影响规律与作用机理。实验结果表明:NO_2的还原率随反应温度升高而增大,当反应温度大于873K时,NO_2还原反应显著加快;反应温度为1 073K时,NO_2还原率达到90%以上。煤灰中主要的矿物质成分对NO_2还原过程表现出催化促进作用,相应矿物质催化NO_2还原的活性顺序为Fe2O3MgOCaOAl2O3Na2CO3K2CO3SiO_2。准东煤灰中活性矿物质成分含量较高,煤灰对NO_2还原的催化活性顺序为五彩湾煤灰天池煤灰灵新煤灰。此外,O_2/CO_2燃烧气氛中CO体积分数的增加会促进NO_2的还原,高体积分数的CO_2对NO_2的还原有明显的促进作用,而O_2体积分数的增加会在一定程度上抑制NO_2的还原。动力学分析结果表明,O_2/CO_2燃烧中局部高体积分数CO降低了NO_2还原的表观活化能,从而能够促进NO_2的还原。     

CO还原氧化锌速率的研究

电弧炉粉尘直接还原回收新工艺中,粉尘中的锌被还原挥发进入气相并于收尘系统中被氧化,分离出这部分含锌较高的物料可采用传统的方法回收锌.而含锌物料中ZnO成分不断变化．为探索其还原过程的规律,首先采用化学纯ZnO进行CO还原实验,研究还原过程的有关规律,这一还原反应也是其它冶金过程中常见的和十分重要的反应．经实验研究发现,氧化锌还原速率与CO的浓度和温度有关,在还原温度为910～1200℃,CO浓度控制在15%～100%(体积分数)范围的实验条件下,建立了还原过程的动力学方程,确定了条件恒温下还原过程的动力学参数表观活化能为251.57kJ/mol,并与CO和CO     

焙烧温度对氧化球团性质及其气基直接还原过程的影响

考查焙烧温度对氧化球团抗压强度、孔隙率、Fe3O4含量及显微结构等性质的影响,研究不同焙烧温度下球团的还原行为,计算其还原过程动力学并确定还原过程的限制性环节。研究结果表明:随着焙烧温度的升高,氧化球团抗压强度增大,晶粒间互联及渣相增多,球团内Fe3O4含量及孔隙率则明显降低;在1 200℃焙烧时球团还原最快,其次为1 150℃和1 250℃,最慢的是于1 100℃焙烧球团;在1 100,1 150和1 200℃焙烧球团还原过程受界面化学反应控制,而1 250℃焙烧球团在还原过程前期受界面化学反应控制,后期受内扩散控制。     

高炉处理烧结烟气脱硫脱硝理论分析

对利用高炉处理烧结烟气同时脱硫脱硝脱二噁英技术的可行性进行了理论探讨,分析高炉内部还原二氧化硫和氮氧化物,以及分解二噁英的热力学条件,探讨烧结烟气代替空气鼓风对理论燃烧温度、风量、炉缸煤气、炉顶煤气和铁水硫含量的影响.结果表明：二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮的最低平衡体积分数分别为1.84×10-13%、3.08×10-11%和3.72×10-21%,高炉内部还原二氧化硫和氮氧化物是可行的;高炉具有分解二噁英的有利热力学条件;烟气中二氧化硫和一氧化碳对理论燃烧温度的影响可忽略,氮氧化物能略微提高理论燃烧温度,二氧化碳体积分数增加1%,理论燃烧温度降低大约40.5℃,但通过降低鼓风湿度和提高富氧率等措施,能达到高炉正常生产时的炉缸热状态水平;随着烟气中二氧化碳含量的增加,风量、炉缸和炉顶煤气量都逐渐降低,炉缸煤气一氧化碳和氢气含量增加,炉顶煤气中一氧化碳、氢气、二氧化碳和水含量都增加,氮气含量显著降低;铁水硫含量与烟气二氧化硫含量成正比,但当二氧化硫质量浓度达到2000 mg·m-3,铁水中硫质量分数仅为0.025%,铁水质量仍合格.通过综合调节高炉操作参数,也可以实现烧结烟气代替空气鼓风进行高炉炼铁生产,达到脱硫脱硝脱二恶英的目的.     

超临界水氧化油田含油污泥无害化处理研究

实验研究了以超临界水氧化法(SCWO)处理油田含油污泥实现含油污泥无害化处理.考察了反应温度、反应压力、停留时间、pH值等条件对含油污泥COD去除率的影响.实验结果表明:一氧化碳和醋酸是中间产物,二氧化碳是最终产物.当反应温度为440℃、反应压力为24MPa、反应停留时间为10min、pH为10时,含油污泥中的COD去除率可达到98%以上.反应停留时间和反应温度是影响含油污泥中COD去除率的主要因素.随着反应停留时间和反应温度的增加,含油污泥COD去除率增加;反应压力和氧化剂质量浓度对含油污泥COD去除率也很重要,但当反应压力和氧化剂浓度达到一定值时,对含油污泥COD去除影响不大.     

Thermal performance and reduction kinetic analysis of cold-bonded pellets with CO and H<Subscript>2</Subscript> mixtures

Cold-bonded pellets, to which a new type of inorganic binder was applied, were reduced by H₂–CO mixtures with different H₂/CO molar ratios (1:0, 5:2, 1:1, 2:5, and 0:1) under various temperatures (1023, 1123, 1223, 1323, and 1423 K) in a thermogravimetric analysis apparatus. The effects of gas composition, temperature, and binder ratio on the reduction process were studied, and the microstructure of reduced pellets was observed by scanning electron microscopy–energy-dispersive spectrometry (SEM-EDS). The SEM-EDS images show that binder particles exist in pellets in two forms, and the form that binder particles completely surround ore particles has a more significant hinder effect on the reduction. The reduction equilibrium constant, effective diffusion coefficient, and the reaction rate constant were calculated on the basis of the unreacted core model, and the promotion effect of temperature on reduction was further analyzed. The results show that no sintering phenomenon occurred at low temperatures and that the increasing reaction rate constant and high gas diffusion coefficient could maintain the promotion effect of temperature; however, when the sintering phenomenon occurs at high temperatures, gas diffusion is hindered and the promotion effect is diminished. The contribution of the overall equilibrium constant to the promotion effect depends on the gas composition.     

钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响因素

通过单因素实验考察了还原温度、还原时间及碳氧摩尔比（nC/nO）对钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响,结合扫描电镜照片解释了钒钛磁铁矿的还原机理.实验结果表明,适当升高还原温度、延长还原时间及增加碳氧摩尔比均可以促进钒钛磁铁矿的还原,并且金属化率随还原温度的升高先急剧升高而后趋于平缓,随着还原时间的延长及碳氧摩尔比的增加而先升高后降低,而残碳量随着反应的进行不断降低.当还原温度为1350℃,还原时间为30 min,碳氧摩尔比为1.2时,球团的金属化率达到最大值.通过扫描电镜照片可以看出,球团在还原过程中形成了铁连晶,并且在不同的还原条件下铁连晶的大小及形态不同.     

一氧化碳在四氢呋喃中溶解度的测定

使用高压机械搅拌釜,应用气体间歇吸收技术,在温度100-220℃,压力4.0-10.0MPa,转速600r/min的实验条件下,测定了CO在THF及THF和MnCl2混合体系中的溶解度,实验表明CO在两种体系中的平衡溶解度均随温度、压力的增加而增加,本文还讨论了CO在两种体系下溶解度的差异。     

Modeling decarburization kinetics of grain-oriented silicon steel

A mathematic model has been presented to predict the decarburization kinetics of grain-oriented silicon steel sheet in the gas mixture of N2–H2–H2O during annealing.This model is based on the carbon flux balance between the oxidation reaction at the surface and the carbon diffusion inside the steel sheet.It can be numerically solved to quantify the influences of annealing temperature and atmosphere on decarburization kinetics when the boundary conditions are properly determined.In case that a humid gas mixture is employed during annealing,the most influential process parameter is temperature rather than compositions of the gas mixture,because the diffusion of carbon in ferrite is the rate-limiting step.Therefore,a higher temperature is required for the efficient decarburization of the thicker silicon steel sheet using the industrial continuous annealing production line.     

煤焦-CO_2高温气化反应特性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温法研究煤焦-CO2高温气化反应,考察了煤种、气化温度及气流速度对煤焦气化反应的影响,并对其动力学参数进行了求算.实验结果表明:当气化温度低于煤焦灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率峰值随气化温度的升高而增大,当气化温度高于煤焦的灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率变化十分缓慢,甚至有下降的趋势;不同煤种的气化反应动力学参数有很大的差异,鞍钢煤焦和本钢煤焦的活化能均为140kJ/mol,阜新煤焦的活化能为70kJ/mol.当煤焦的气化反应温度高于煤焦的灰熔点温度时,扩散成为煤焦气化反应的主要限制环节,提高气流速度有利于煤焦气化反应的进行.     

熔渗法制备Ti_3SiC_2材料及性能影响因素

采用熔渗反应烧结技术制备了Ti3SiC2材料,并对影响制备材料性能的因素进行了分析.研究结果表明:在熔渗温度为1500℃、熔渗高度为6mm时,最佳熔渗保温时间应为30min;随着制备试样中Ti3SiC2相的逐渐增多,材料的抗弯性能明显提高;随着试验压力的增加,Ti3SiC2材料的摩擦因数和磨损率均呈现先增加后减小的趋势,在试验压力为30N时摩擦因数最大,压力为40N时磨损率最大;摩擦表面连续氧化膜的生成有助于减轻Ti3SiC2材料的磨损.     

纳米碳纤维/蜂窝状堇青石催化剂载体的结构控制

以Ni为催化剂、乙烯作碳源,制备了纳米碳纤维/蜂窝状堇青石催化剂载体,并考察了制备工艺对所制纳米碳纤维(CNFs)产率及形貌的影响。结果表明:当生长温度从450℃升至650℃时,CNFs的产率先增加后降低;当生长时间由5min延长至30min时,CNFs的产率从4.9%提高到12.5%,随着生长时间的进一步延长,增长趋于平缓;较高的C2H4/H2流量比有利于提高CNFs的产率;在500℃、30min、VC2H4∶VH2=160∶40的最佳工艺条件下,CNFs的产率及所制载体的压缩强度分别达12.5%和34.46MPa。