煤种对含煤球团还原速度的影响

研究了在１２２３￣１４７３Ｋ的氮气氛中３种不同挥发分煤粉的粒度、铁精矿粉粒度、温度及碳－氧摩尔比对含煤球团还原速度的影响。发现降低煤粉或铁精矿粉粒度，提高温度或碳－氧摩尔比可提高含煤球团的还原速度，且这４种因素对还原速度的影响程度随煤种挥发分的降低而增大。分别采用以碳气化反应、气相内扩散、界面反应为控制环节而得出的表达含煤球团反应过程的速度方程处理本研究数据，发现３种速度方程（４种表达形式）均能较     

粉尘含碳球团还原方式及气氛对其还原挥发性能的影响

在１１５０℃和１２５０℃，０．１Ｌ／ｍｉｎ和１０Ｌ／ｍｉｎ的气量下，对通入含不同ＣＯ２量的氮气影响粉尘含碳球团还原速度的实验研究表明，以滚动方式所造球团中氧化物的还原完全以间接还原方式进行，气氛中非还原气体流速（或流量）的增加对粉尘含碳球团氧化铁不速度有显著的降低作用，但还原温度提高则气量增加造成的氧化铁还原速度降低有显著和抵消作用，气氛对球团中的挥发速度影响很小，对铅的挥发速度几乎不产生影响。     

塑料-无烟煤混合还原剂对含碳球团还原的影响

为了解决废塑料的污染问题,提出了将塑料与无烟煤一起进行低温热处理来制得含碳球团混合还原剂的思路,以达到钢铁工业协同处理废塑料的目的。通过研究还原温度和反应时间对含碳球团宏观形貌、金属化率及其微观结构的影响,对比分析了混合还原剂对含碳球团直接还原的影响。结果表明,以氧化铁粉末试剂为含铁原料,加入无烟煤与PE塑料热处理后的混合还原剂,在1 100和1 150 ℃,反应5~15 min时,能提高含碳球团的反应速率。当反应温度为1 150 ℃,反应接近还原终点时,混合还原剂含碳球团的金属化率为95.63%,基本接近无烟煤含碳球团的金属化率,但是在含碳球团中加入混合还原剂会引起一定程度的球团膨胀。     

煤中挥发分对热解过程的行为影响分析

较高的还原温度易造成结圈,使回转窑直接还原铁工艺发展受限,为此,需研究低温条件下煤中还原性气体释放和铁矿石的还原过程。通过热重分析仪-傅里叶红外光谱仪-质谱仪(TG-FTIR-MS)联用方法分析不同挥发分煤的热解特性和铁矿石还原过程。结果显示,高挥发分煤在热解过程中具有更加优越的反应活性,随着挥发分的提高,煤中还原性气体的释放温度更低,释放含量更高。整个热解过程中有机气体主要为CH₄、CH3+碎片、苯、甲苯以及同系物;无机气体为SO₂、CO、CO₂、H₂O。高挥发分煤种的还原性气体CO释放温度较低。此外,热解过程中,高挥发分煤种表观活化能更低,热解过程更容易进行;相较于无烟煤,采用烟煤还原铁矿石时还原反应进程更快,还原过程更加彻底。为此,采用高挥发分煤种进行煤基还原将会为有效降低煤基还原温度提供新思路。     

冶金尘泥含碳球团直接还原机制的试验研究

摘要：以气固反应相继发生动力学模型为基础开展冶金尘泥含碳球团直接还原试验,考察还原速率、还原率以及还原气氛等表征还原特性的特征参数在整个还原过程的变化,研究冶金尘泥含碳球团的还原行为及过程的作用机制。结果表明：冶金尘泥含碳球团的还原过程由孕育启动期、快速反应期和反应结束期组成,反应进程快,3~5min就能达到碳气化和铁氧化物还原剧烈进行的温度。在1270℃以下,升高温度对含碳球团还原有明显加速作用,但进一步提高温度,球团n(C)/n(O)( (C、O摩尔比))及球团中碳的消耗对还原过程的影响更为显著,表现在最大还原速率维持时间延长,还原率大幅提高。碳气化反应是含碳球团还原过程最重要的环节,其反应生成的CO决定了铁氧化物还原反应物的供给速度。反应过程处于明显的还原性气氛中,气氛中CO2来自于部分CO的进一步氧化,其含量多少取决于气氛中CO的数量和反应的进程。     

冶金尘泥含碳球团直接还原机制的试验研究

以气固反应相继发生动力学模型为基础开展冶金尘泥含碳球团直接还原试验,考察还原速率、还原率以及还原气氛等表征还原特性的特征参数在整个还原过程的变化,研究冶金尘泥含碳球团的还原行为及过程的作用机制。结果表明:冶金尘泥含碳球团的还原过程由孕育启动期、快速反应期和反应结束期组成,反应进程快,3～5 min就能达到碳气化和铁氧化物还原剧烈进行的温度。在1 270℃以下,升高温度对含碳球团还原有明显加速作用,但进一步提高温度,球团n(C)/n(O)((C、O摩尔比))及球团中碳的消耗对还原过程的影响更为显著,表现在最大还原速率维持时间延长,还原率大幅提高。碳气化反应是含碳球团还原过程最重要的环节,其反应生成的CO决定了铁氧化物还原反应物的供给速度。反应过程处于明显的还原性气氛中,气氛中CO_2来自于部分CO的进一步氧化,其含量多少取决于气氛中CO的数量和反应的进程。     

煤的性质对铁矿—煤压块反应过程的影响

在升温条件下进行了不同性质的煤制成的铁矿－煤压块反应实验。结果表明：反应初期主要是挥发分的析出,在还原过程中,铁矿－无烟煤压块中挥发分先将铁氧化物还原至FeO,然后硕将FeO还原到Fe。铁矿－烟煤压块中挥发分和碳能够边疆将铁氧化物还原至Fe,无烟煤和烟煤混合制成的铁矿－混合煤压块中先是烟煤中的碳将铁氧化物部分还原至Fe,然后无烟煤中的碳将剩余的FeO还原到Fe。     

生物质用于直接还原工艺研究

选取木炭和无烟煤作为还原剂,分别研究了还原温度、C/O、还原时间对球团金属化率的影响。此外,还采用XRD物相检测分析、对比无烟煤和木炭对球团的还原效果。研究结果表明:以生物质木炭作为还原剂具有与无烟煤相当的还原效果,当C/O相同时,配加生物质木炭的球团与配加无烟煤含碳球团相比获得球团金属化率差距并不明显,以木炭为还原剂实现含碳球团的直接还原是可行的;以木炭为还原剂时,1 200℃下,C/O=0.7,还原时间20 min时,球团金属化率可达80%以上。     

含锌尘泥中锌铅及碱金属脱除研究

文章考察了不同碳氧比和温度条件下,直接还原过程中的铁还原率、金属化率、还原脱锌和脱铅率、KCl和Na Cl挥发脱除率。通过实验可知,含锌粉尘制备的含碳球团可以脱除锌、铅、钾和钠,同时有效利用粉尘中的碳资源还原铁氧化物得到金属化球团;在1200～1330℃范围内,温度对铁氧化物还原,锌和铅的还原脱除,KCl和Na Cl的挥发脱除影响明显;当粉尘碳氧比为1. 0,还原温度为1300℃,还原时间大于18min时,反应接近最终平衡点,可获得金属化率大于80%,锌铅几乎完全脱除,钾钠脱除率大于90%的金属化球团。     

硫在含碳球团内的转化行为

为了研究含碳球团还原产品中硫含量过高的问题和出路,笔者借鉴高温法定硫的原理,设计了一套分析测定装置,首次系统地研究了铁精矿配加烟煤、无烟煤和生石灰等原料之后的含碳球团在不同温度、时间条件下硫的分解转化行为,得出了煤种、CaO含量、温度和时间等条件对产品硫含量的影响趋势,分析揭示了试验现象与脱硫反应之间的规律,并对含碳球团的工艺选择与环保的关系进行了相应的论述.     

The reduction of iron oxides by volatiles in a rotary hearth furnace process: Part II. The reduction of iron oxide/carbon composites

The reduction of iron oxide/carbon composite pellets with hydrogen at 900 °C to 1000 °C was studied. Compared to hydrogen, the reduction by carbon was negligible at 900 °C and below. However, significant carbon oxidation of the iron oxide/graphite pellets by H₂O generated from the reduction of Fe₂O₃ by H₂ was observed. At higher temperatures, reduction by carbon complicates the overall reduction mechanism, with the iron oxide/graphite composite pellet found to be more reactive than the iron oxide/char composite pellet. From the scanning electron micrographs, partially reduced composite pellets showed a typical topochemical interface with an intermediate region between an oxygen-rich unreacted core and an iron-rich outer shell. To determine the possibility of reduction by volatiles, a layer of iron oxide powders was spread on top of a high volatile containing bituminous coal and heated inside a reactor using infra-red radiation. By separating the individual reactions involved for an iron oxide/coal mixture where a complex set of reactions occur simultaneously, it was possible to determine the sole effect of volatile reduction. It was found that the light reducing gases evolve initially and react with the iron oxide, with complex hydrocarbons evolving at the later stages. The volatiles caused about 20 to 50 pct reduction of the iron oxide.     

铁精矿氧化球团微波加热直接还原新方法

传统加热直接还原具有热效率低、球团"冷中心"和废热废气量大等问题,造成还原时间长、能耗高和污染大。试验利用微波的选择加热、快速加热、体积加热和清洁干净等优点,以及铁矿球团和无烟煤强的吸波特性,开发了铁矿球团煤基微波竖炉直接还原这一新工艺。研究表明,铁矿球团外配煤粉在1 050℃的微波加热条件下还原焙烧65min,可以获得95.25%的金属化率,同时具有1718.88N/个的抗压强度。与常规加热相比,微波加热还原焙烧的时间可以缩短27.78%,抗压强度增加近1倍,而且还原过程产生的废热废气量很少。     

温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原影响

对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原进行了研究。结果表明,1100℃以下时,提高温度可以显著提高球团金属化率;1100℃以上时,继续提高温度对球团金属化率影响不大。球团金属化率越高,磁选精矿铁品位越高。还原温度不仅显著影响球团的金属化率,还影响金属铁相的长大及磁选效果。因此,控制适宜的温度对高磷鲕状赤铁矿含碳球团直接还原至关重要。     

Smelting Reduction of Iron Ore‐Coal Composite Pellets

Smelting reduction of iron ore‐coal composite pellets has been carried out in an induction furnace. The pellets, tied with tungsten wire, were immersed into the liquid metal bath. The experiments were carried out in the temperature range of 1713 K to 1733 K. For 16‐18 mm diameter pellets, it was observed that (i) the time required for complete dissolution in liquid metal bath is 83‐90 seconds, (ii) the fraction of reduction for 40 seconds of immersion varied from 0.68‐0.87 for Jharia coal pellets and 0.73‐0.92 for Bhilai coal pellets, and (iii) the fraction of reduction increases with decreasing Fe/C ratio and increasing immersion period. X‐ray diffraction (XRD) of reduced pellets showed that the reduction occurred topochemically. Scanning electron microscopic (SEM) examination of partially reduced pellets evinced the structural changes in pellets. The present investigation aims to assess the effect of Fe/C ratio in pellet, volatile matter in coal, and time of pellet immersion into liquid metal bath on reduction of iron ore‐coal composite pellets.     

Experiment of Microwave Heating on Self-Fluxing Pellet Containing Coal

Self fluxingpelletscontainingcoal (SFPC)areartificialironorewithuniquepropertiesofself re ductionathightemperature .Athightemperature ,averyhighmetallizationratecanbereachedrapidlywithoutexternalreductioncondition ,sothepelletslooklikemicro blast furnace .Thereductionrateofthe pelletishigherathighertemperature ,withsmallerdiameterofpellet ,finercoalparticlesandsmallersizeoftherawmaterials[1] .However ,thereductionreactionisanendothermic process ,andthesupplyofheatfromthesurfaceofpellettothec…     

微波加热含碳氧化锰矿粉体还原过程中锰铁金属化物的渗碳行为

纯净锰铁对纯净钢质量的影响至关重要,尤其是碳含量。微波可以快速加热含碳氧化锰矿粉进行体还原,为获得低碳锰铁奠定了基础。在碳氧原子摩尔比为1．06,rCaO：rSiO2分子摩尔比为1．28的条件下,采用微波加热法,对含碳氧化锰矿粉加热到一定温度并保温一定时间。结果表明：还原物料中锰铁金属化物的碳含量在0．11％～0．23％之间。随着物料温度的提高和保温时间的增加,锰铁金属化物中的碳含量随铁含量增加而提高,而随锰含量的增加而降低,但锰含量与铁含量呈负相关关系。由于铁比锰易于渗碳,因此物料温度、保温时间和物料的锰铁比是影响锰铁金属化物渗碳的主要因素。     

煤粉燃料球团生产中链篦机结渣物成因分析

对以煤粉为燃料的链篦机-回转窑法铁矿球团生产中链篦机预热段生成的结渣物进行了XRD、显微结构及扫描电镜能谱分析,发现其矿相组成主要是铁氧化物以及少量含镁铝固溶体。为查明链篦机结渣物形成机理,开展了温度及煤灰残碳量对结渣物形成影响的模拟焙烧试验。结果表明,焙烧物的物相中有含残碳的煤灰,其物相组成、显微结构与实际结渣物组成物相类似,证实链篦机喷煤补热燃烧过程中煤灰中的残碳可使结渣混合物体系生成含亚铁相的硅铝酸盐类低熔点化合物,是导致链篦机结渣物形成的主要原因。     

Experimental study of coal based direct reduction in iron ore/coal composite pellets in a one layer bed under nonisothermal,asymmetric heating

Abstract

The reduction of hematite iron ore fines by different carbonaceous materials in composite pellets in a one-layer bed under nonisothermal asymmetric heating from above is studied. Temperature measurements at various points in the bed show that there are large gradients both inside and outside the pellets, with the reduction fastest at the top where the temperature is highest. The relative difference between the degree of metallisation between the top and the bottom of the pellet can be even greater during the reduction. The pellets undergo nonuniform swelling/shrinking towards the end of the reduction, and their height is less than their width. Reoxidation can start at the top of the pellet while the bottom has not yet been fully reduced. Those with a higher initial volatile content but with the same amount of fixed carbon as other pellets, gave a significantly higher degree of reduction without the involvement of fixed carbon gasification reactions.