球团矿还原的动力学模型分析

基于还原炉控温还原实验,通过分析CO和H2还原球团矿过程中的反应速率模型,提出两种气体混合后还原球团矿的反应动力学模型,得到还原过程中阻力和反应速率随温度及还原度的变化规律,得出结论:CO还原球团矿时,内扩散阻力所占比例随着温度及还原度增加而变大;H2还原球团矿时,内扩散属于速率控制环节;混合气还原球团矿时,反应速率随温度升高而增大,温度低于500℃时,CO浓度增加,反应速率降低,而温度超过500℃后,反应速率则随着CO浓度的增加而增大;混合气反应速率模型的计算值与实验结果一致。     

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.     

凌钢竖炉含MgO自熔性球团矿冶金性能的正交试验研究

本文阐述了凌钢竖炉含MgO自熔性球团矿冶金性能的正交试验,试验表明(1)自熔性球团矿与酸性球团矿比较,还原能性和软融滴落性能有了明显地改善,其它性能满足高炉冶炼要求。(2)自熔性球团矿中加入MgO可以改善其还原料化,高温还原和软融性能。凌钢竖炉生产碱度(CuO+MgO/SiO_2)1.2—1.5、MgO％=2.0～2.5的球团矿,焙烧温度为1225～1250℃, 配料:桓仁磁铁精矿≯20％,球团矿返矿10～15％。     

包钢球团矿还原膨胀机理的探讨——改善包钢球团矿质量实验研究之四

本文介绍了各种包头球团矿还原膨胀率的测定结果,研究了球团矿产生异常膨胀的条件,并通过微观检验(扫描电镜、及x-衍射等)探讨了球团矿在还原期间产生异常膨胀的机理。其结果表明;球团矿的异常膨胀是发生在由浮士体到金属铁的转变阶段并与金属铁出现树枝状或纤维状长大有关。作者认为,抑制球团矿产生异常膨胀的重要途径是降低球团矿的碱含量,增加球团矿渣相粘结的数量,提高球团矿中MgO的含量及减少球团矿内部的微孔。     

熔融还原预还原球团矿熔化速度的研究

应用逐步逼近,快速冷却的方法确定熔化终点,从而较为准确地测定了铁浴式熔融还原预还原球团矿的熔化速度;用正交实验研究了各因素对球团矿熔化的影响程度,通过单因素实验主要因素对球团矿熔化速度的影响。阐述了球团熔化的表观活化能的概念,定量地计算了球团矿熔化的表观活化能。     

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.     

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.     

铁精矿冷固球团矿在工业性回转窑内的还原行为

研究了铁精矿冷固球团矿在工业性回转窑内的还原行为。研究结果表明：由于复合粘结剂集粘结、催化和还原诸功能于一体，使冷固球团矿按均质反应模型还原；铁氧化物催化作用及粘结剂的热致聚合效应，使还原反应前期固体桥键得到强化，在还原反应中期粘结剂促进金属桥键形成和长大，从而使冷固球团矿具有良好的还原性及还原过程中具有足够的机械强度，消除了低温还原粉化，是一种优质的直接还原炉料。     

含铁炉料在高炉各区的冶炼特性

为了掌握不同含铁炉料在高炉冶炼过程的行为特性以及炉料之间的相互反应性,通过模拟高炉各区的温度和气氛条件,系统研究不同含铁炉料(烧结矿、球团矿和块矿)及综合炉料的冶炼特性,分析综合炉料冶金性能与单一炉料冶炼特性的关系.研究结果表明:烧结矿的低温还原粉化性能较差,球团矿较好,粒径大于3.15 mm的球团矿还原指数达到92%以上;烧结矿的还原性较好,还原度都在80%以上,球团矿的还原性次之,块矿的还原性较差;综合含铁炉料的还原性和低温还原粉化性能存在叠加性,综合炉料的高温软熔性能不存在叠加性;高炉炉料结构的合理性由含铁炉料的自身性能和炉料间反应性决定.     

国外炼铁消息四则

一、用还原性球团矿的高炉试炼(Journal of metaes.1963.N4,Norwood B.Melcher)。 1962年在美国普鲁斯顿矿冶局的试验高炉上进行了用还原的和部分还原的球团矿     

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.     

鲕状赤铁矿深度还原过程中铁颗粒粒度和形貌特征分析

为研究鲕状赤铁矿和煤粉的混合球团矿经深度还原后铁颗粒的粒度和形貌特征,通过压块的方式模拟球团矿在高温下进行深度还原反应,并采用扫描电子显微镜(SEM)和工艺矿物学参数自动测试系统(BPMA)考察不同温度和时间下煤基球团矿经深度还原后金属铁颗粒的平均粒径、粒度分布和镜下形貌等特征变化。研究结果表明:随着还原温度升高或还原时间延长,铁颗粒粒径不断增大,且还原温度对铁颗粒长大的影响更显著;在不同还原条件下,粒度区间前20%中的铁颗粒数量占总体数量的60%~85%;铁颗粒的长大过程主要包括单个球形铁颗粒的析出与粗化,颗粒之间链接形成堆积铁颗粒集团并逐渐熔合均一化,最终生成稳定的大颗粒。     

回转窑内球团矿还原过程的研究

讨论了回转窑直接还原的两个主要反应。研究证明,直接还原用煤的气化反应符合“拟均相反应模型”,CO 对球团矿的还原反应符合未反应核模型。两个反应均处于反应动力学控制阶段。最后探讨了固体碳对球团矿还原的动力学计算问题。     

氧气高炉条件下含铁炉料的程序还原行为实验研究

采用高炉多区域约束数学模型对典型氧气高炉流程进行模拟计算,确定了其在不同位置处的煤气成分,并结合传统高炉的升温制度,采用程序还原实验装置对含铁炉料在氧气高炉和传统高炉中的还原历程进行研究。结果表明,氧气高炉条件下,烧结矿和球团矿的还原开始温度较传统高炉分别降低60℃和150℃;当温度达到1 100℃时,氧气高炉条件下,烧结矿和球团矿的还原度(RI)基本均达到100%,而传统高炉下其还原度(1 RI)分别为94%和83.1%。另外,经对反应后炉料的化学分析得出,氧气高炉条件下烧结矿和球团矿中的含碳量分别约为传统高炉条件下的10倍和2.5倍。     

球团矿添加镁质添加剂的研究

为改善酸性球团矿冶金性能差的问题,通过配加镁质添加剂,提高球团矿MgO含量,可以提高球团矿的冶金性能.结果表明:配加添加剂后,球团矿还原膨胀提高了4.89％,温度区间变窄16℃,软化性能得到了明显改善,高炉日平均产量增加85.5 t.     

含硫天然气再燃还原NO的化学动力学数值研究

为实现含硫天然气在锅炉燃烧及其氮氧化物减排中的应用,从化学反应动力学角度,采用软件CHEMKIN-PRO和Leeds综合机理探究了CH_4/H_2S浓度、过量空气系数和停留时间对含硫天然气还原NO的影响规律。结果表明:随着CH_4浓度的增加,NO的还原率升高;但达到一定数值后,CH4浓度不再是影响NO还原率的主导因素。H_2S浓度增加有利于降低CH_4还原NO的温度,但对NO还原有一定的削弱作用。存在最佳的过量空气系数使CH_4/H_2S还原NO效率最高,NO还原效率曲线呈单峰分布,能够为含硫天然气再燃还原氮氧化物的工业应用提供一定的参考。     

铁矿石(烧结矿、球团矿)还原性检测方法的研究

自1980年5月承担铁矿石(烧结矿、球团矿)还原性测定方法和测试设备的研究任务以来,经过三年多的研制工作试制成功一套测定铁矿石(烧结矿、球团矿)还原性的设备,包括制气及洗气装置,还原炉及还原反应管,还原度电测自动装置和还原气体成     

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。     

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.