工业铁矿石球团的氢基直接还原:统计设计实验与计算模拟

氢基直接还原还原被认为是减少炼钢行业人为 CO₂ 排放的重要发展方向之一，本文使用 Doehlert 实验设计研究了工业生产的赤铁矿球团与 H₂ 的直接还原，以评估球团直径 (10.5–16.5 mm)、孔隙率 (0.36–0.44) 和温度 (600–1200°C)的影响。观察到温度和颗粒大小之间的强烈交互作用，表明这些变量不能独立考虑。温度的升高和颗粒尺寸的减小有利于降低率，而孔隙率没有显示出相关的影响。还原过程中粒料尺寸的变化可以忽略不计，除非是在高温下由于裂纹形成，才会产生较大的尺寸变化。高温下机械强度的显着降低表明了氢基直接还原直接还原工艺操作最高温度为 900°C。本文使用改进的晶粒模型来模拟三个连续的非催化气固反应，同时考虑到了不同的颗粒尺寸和孔隙率，以及在 800 到 900°C 的反应过程中的变化，实现了良好的预测能力。然而，对于其他温度，在建模中还必须考虑不同的结构变化机理。这些结果对开发用于无二氧化碳炼钢技术的球团矿做出了重大贡献。