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.     

含锌粉尘内配碳球团还原模型

以转底炉处理钢铁厂含锌粉尘为背景,结合转底炉实际生产工艺条件,建立了含锌粉尘内配碳球团直接还原一维非稳态数学模型.模型不仅考虑了铁氧化物的还原反应和碳的气化反应,还加入了氧化锌的还原反应,并通过实验验证了模型的准确性.利用计算结果分析讨论了炉温、球团半径及孔隙率对球团还原的影响.炉温对球团的金属化率和脱锌率均有显著影响,孔隙率和球团半径仅对球团的金属化率影响较小,而对脱锌率基本没有影响.     

硝基苯的固定床电极反应器中的还原过程研究

对硝基苯在固定床电化学反应器中电解还制备对氨基苯酚的过程进行了研究，确定了过程中最优操作条件和适宜的电解槽材料。结合在旋转圆柱电极中的实验结果，比较了两种反应器中对氨基苯酚的生成速率和选择性，以及不同反应器对过程的适用性和工业化的可能性，提出了适用的反应器型式及结构。     

含锌粉尘内配碳球团还原模型

以转底炉处理钢铁厂含锌粉尘为背景,结合转底炉实际生产工艺条件,建立了含锌粉尘内配碳球团直接还原一维非稳态数学模型.模型不仅考虑了铁氧化物的还原反应和碳的气化反应,还加入了氧化锌的还原反应,并通过实验验证了模型的准确性.利用计算结果分析讨论了炉温、球团半径及孔隙率对球团还原的影响.炉温对球团的金属化率和脱锌率均有显著影响,孔隙率和球团半径仅对球团的金属化率影响较小,而对脱锌率基本没有影响.     

固定床电化学反应器的模型方程求解

建立了不同操作模式下普遍化的固定床电化学反应器模型,联用正交配置法和中心差分法对复杂模型方程进行了求解,从理论上分析了影响床层内电势分布的因素,为固定床电化学反应器的开发、放大及操作优化奠定了理论基础.     

硝基苯在固定床电极反应器中的还原过程研究

对硝基苯在固定床电化学反应器中电解还原制备对氨基苯酚的过程进行了研究，确定了过程的最优操作条件和适宜的电解槽材料。结合在旋转圆柱电极中的实验结果，比较了两种反应器中对氦基苯酚的生成速率和选择性，以及不同反应器对过程的适用性和工业化的可能性，提出了适用的反应器型式及结构。     

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。     

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.     

钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

采用高温实验炉,在1 350℃,氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验,通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究。结果表明,钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4).Fe2TiO4、Fe3O4.Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5;在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段,钛铁矿与新生成的浮士体发生钛铁晶石化,最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石。     

FCC脱硫助剂还原分解非等温反应动力学研究

以酸法制备的10%Ce/MgAl2O4*MgO和10%Ce/MgAl1.8Fe0.2O4*MgO为研究对象,利用原位热重装置,通过热重法(TG-DTG)对不同脱硫添加剂形成硫酸盐的还原分解进行了非等温固相反应动力学研究,建立了在尖晶石上形成的硫酸盐还原分解反应机制函数模型,为脱硫助剂的最佳工业应用工艺条件提供重要理论依据.     

Reduction mechanisms of pyrite cinder-carbon composite pellets

The non-isothermal reduction mechanisms of pyrite cinder-carbon composite pellets were studied at laboratory scale under argon (Ar) atmosphere. The composite pellets as well as the specimens of separate layers containing pyrite cinder and coal were tested. The degree of reduction was measured by mass loss. The microstructures of the reduced composite pellets were characterized by scanning electron microscopy (SEM). It is found that the reduction processes of the composite pellets may be divided into four stages:reduction via CO and H₂ from volatiles in coal at 673-973 K, reduction via H₂ and C produced by cracking of hydrocarbon at 973-1123 K, direct reduction by carbon via gaseous intermediates at 1123-1323 K, and direct reduction by carbon at above 1323 K. Corresponding to the four stages, the apparent activation energies (E) for the reduction of the composite pellets are 86.26, 78.54, 72.01, and 203.65 kJ·mol-1, respectively.     

铁矿--生物质复合球团还原行为及还原动力学

通过分析生物质合成气气氛下,不同组分复合球团(添加和未添加生物质)的还原速率、还原度、表面微观结构和失重变化规律,对球团中添加生物质的作用机理以及含生物质球团还原过程的限制性环节展开研究.添加生物质的复合球团表面结构比无生物质球团疏松,孔隙率高,有利于后续还原的热质传递,增加产物还原度,降低反应活化能;复合球团的还原以收缩核方式进行,在1123~1323 K温度范围内,界面化学反应是两种球团还原反应的主要控速环节;添加生物质后,有利于界面化学反应的进行,使得球团的还原表观活化能由95.448 kJ·mol-1降低到68.131 kJ·mol-1.     

Reduction and melting behavior of carbon composite lateritic bauxite pellets

Direct reduction of low-grade lateritic bauxite was studied at high temperature to recover Fe and beneficiate Al₂O₃ slag. The results show that a metallization rate of 97.9% and a nugget recovery rate of 85.1% can be achieved when the reducing and melting temperatures are 1350 and 1480℃, respectively. Moreover, a higher-grade calcium aluminate slag (Al₂O₃=50.52wt%) can also be obtained, which is mainly composed of α-Al₂O₃, hercynite (FeAl₂O₄), and gehlenite (Ca₂Al₂SiO₇). In addition, high-quality iron nuggets have been produced from low-grade lateritic bauxite. The nugget is mainly composed of iron (93.82wt%) and carbon (3.86wt%), with almost no gangue (slag).     

Cr2O3含碳球团的还原过程

为了解不锈钢冶炼粉尘中三氧化二铬的还原特性和还原过程的主要影响因素,采用纯Cr2O3粉末与碳粉、氧化钙、铁粉混合制粒成球,通过实验研究温度、含碳量和球团大小对还原度和还原过程的影响,并建立还原过程的动力学模型.研究结果表明:Cr2O3的碳热还原可分为前期和后期2个阶段,前期为化学反应控制,动力学方程为g(f)=(0.29m-0.01)t·exp[-60 370/(RT)];还原过程后期为扩散控制,其动力学方程为g(f)=(-0.17w 0.31)t·exp[-99 435/(RT)].     

流化床非平衡态热力学分析模型

用非平衡态热力学的分析方法分析了流化床系统的熵、熵产生、熵流,讨论了流化床系统的热力学分支和耗散结构分支,论证了流化床系统的能量最小原则,使热力学第二定律同流化床理论研究有机地相结合。建立了鼓泡流化床的数学模型和过渡态判据。热力学第二定律的引入,使热力学和流体动力学与流化床理论研究、耗散结构分支与系统运动形式的多样性、系统总体稳定与局部非稳定在理论描述上相统一。     

Gas-solid reduction kinetic model of MgO-fluxed pellets

The reduction process of MgO-fluxed pellets was investigated and compared with traditional acidic pellets in this paper. Based on the piston flow concept and experimental data, a kinetic model fitting for the gas-solid phase reduction of pellets in tubular reactors (blast furnace, BF) was built up, and the equations of reduction reaction rate were given for pellets. A series of reduction experiments of pellets were carried out to verify the model. As a result, the experimental data and calculated result were fitted well. Therefore, this model can well describe the gas-solid phase reduction process and calculate the reduction reaction rate of pellets. Besides, it can give a better explanation that the reduction reaction rate (reducibility) of MgO-fluxed pellets is better than that of traditional acidic pellets in BF.     

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.     

Reduction kinetics of iron oxide pellets with H_2 and CO mixtures

Reduction of hematite pellets using H2–CO mixtures with a wide range of H2/CO by molar(1:0, 3:1, 1:1, 1:3, and 0:1) at different reducing temperatures(1073, 1173, and 1273 K) was conducted in a program reducing furnace. Based on an unreacted core model, the effective diffusion coefficient and reaction rate constant in several cases were determined, and then the rate-control step and transition were analyzed. In the results, the effective diffusion coefficient and reaction rate constant increase with the rise in temperature or hydrogen content. Reduction of iron oxide pellets using an H2–CO mixture is a compound control system; the reaction rate is dominated by chemical reaction at the very beginning, competition during the reduction process subsequently, and internal gas diffusion at the end. At low hydrogen content, increasing temperature takes the transition point of the rate-control step to a high reduction degree, but at high hydrogen content, the effect of temperature on the transition point weakens.