CO还原Fe2O3过程中金属铁析出的微观行为

 通过原位观察和同步热分析的方式,研究气固两相界面还原反应时金属铁析出形态、矿相结构演变过程,明确金属铁的析出形态与显微结构、黏结特性之间的关系。结果表明,CO气氛下Fe2O3还原时金属铁主要以纤维状生成的铁晶须为主,还原速率是决定这种形态差异的主要原因;在Fe2O3→Fe3O4→FeO中只会因晶格转变产生体积大小变化,且伴有裂纹和孔洞的发生,没有铁晶须生成;在FeO→Fe中出现铁晶须形核和生长,且铁晶须是100%的纯金属铁。要避免铁晶须生成,就要在FeO→Fe转变时抑制铁原子的定向迁移。     

CO气氛下CaO对铁晶须生长影响的原位观察和机理研究

利用光学体视显微镜和高温热台对CO气体还原Fe₂O₃过程进行原位观察,并结合扫描电镜、能谱和红外光谱分析,研究掺入CaO对还原过程中铁晶须生成和生长机理的影响.实验结果表明:铁晶须是在实现FeO→Fe转变时形成和不断生长的;CaO对氧化铁的还原有抑制作用,当掺入CaO质量分数 ≥ 8%时,没有铁晶须生成和生长.因此,可以通过控制CaO掺入量的方式抑制铁晶须的生成和生长,进而减少矿粉颗粒团聚的发生.     

MgO对赤铁矿压团还原膨胀性能的影响

为探究MgO对球团还原膨胀性能的影响机理,分阶段还原了添加不同MgO纯试剂的赤铁矿压团(Fe_2O_3→Fe_3O_4、Fe_3O_4→FeO和FeO→Fe三个阶段),同时利用扫描电镜对还原产物进行表征。结果表明,当压团添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,在还原第一阶段压团还原膨胀率分别为11.06%、5.63%、3.85%,随着MgO含量的增加压团还原膨胀率逐渐降低。还原第二阶段加入MgO的压团还原膨胀率依然随MgO含量的增加而降低。在还原第三阶段,MgO的添加抑制了铁晶须的生长,添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,压团还原膨胀率分别为28.33%、15.21%和10.91%。     

不同形态Fe对Cr2 O3还原的影响

通过1350~1550℃下Fe-Cr2O3、Fe2O3-Cr2O3和Fe Cr2O4的碳还原实验,结合X射线衍射和扫描电子显微镜考察不同形态铁(Fe、Fe2O3和Fe O)对Cr2O3还原的影响.同一温度下最终还原度及还原速率均呈现Fe2O3-Cr2O3-CFe Cr2O4-CFe-Cr2O3-C的趋势,三种样品的还原都经历了氧化物→碳化物→Fe-Cr-C合金的过程;低碳碳化物的产生以及较早形成金属液相使Fe2O3-Cr2O3还原更充分,合金液相中碳溶解量低导致Fe Cr2O4的还原率偏低,而碳化物偏多、合金液相偏少阻滞了Fe-Cr2O3还原率的提高.实验得到Fe-Cr2O3-C、Fe Cr2O4-C和Fe2O3-Cr2O3-C体系的表观活化能分别为142.90、111.84和128.9 k J·mol-1.     

O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响

利用综合热分析仪研究了O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响。结果表明,在O2/CO2气氛下,Fe2O3与K2CO3均可以催化无烟煤粉的燃烧,但其催化作用要弱于O2/N2气氛,且在低氧气浓度的O2/CO2气氛下对Fe2O3与K2CO3的抑制作用大于高氧气浓度。氧气浓度为20%~80%时,K2CO3在O2/N2气氛下催化煤粉前期燃烧使燃烧由反应控制转变为扩散控制,Fe2O3则只在氧气浓度为20%时能改变煤粉前期燃烧的控制步骤;而Fe2O3与K2CO3在O2/CO2气氛下均只能在氧气浓度为20%时改变煤粉前期燃烧的控制步骤,由反应控制转变为扩散控制。     

MgO对烧结矿CaO-Fe2O3系初期液相生成的影响

为了研究MgO对烧结过程中CaO Fe2O3系初期液相生成的影响及作用机理,通过DSC研究了不同MgO含量试样在升温过程中液相生成的变化,并通过XRD确定液相生成前MgO对矿物组成的影响。结果表明,试样中MgO含量的增加使得升温过程中初期液相生成量减少,但是初期液相的生成温度没有明显变化。MgO对初期液相的抑制分为两种方式,一种为MgO与Fe2O3反应生成含镁磁铁矿,另一种为MgO添加导致CaFe2O4分解。这两种方式都使CaO含量升高,促进了高熔点矿物Ca2Fe2O5和含镁磁铁矿的生成,导致液相量降低。通过研究MgO对初期液相生成的影响,为烧结矿中合理添加含镁熔剂提供理论基础。     

Al2O3细粉对MgO系浇注料性能的影响

本文研究了Al2O3细粉的加入对MgO系浇注料性能的影响。在110℃×24h烘干,1500℃×3h烧成制度下,通过改变基质中Al2O3细粉的加入量,对材料物理性能和力学性能进行测试。结果表明：3％～5％Al2O3细粉的加入能显著改善MgO系浇注料的综合烧结性能：显气孔率15％～17％;体积密度3．01～3．03g／cm^3;耐压强度和抗折强度分别高达85～92MPa和12．4—14．5MPa;当Al2O3细粉的加入量大于5％时,由于材料线变化率和显气孔率的过度增大,引起材料结构的松散,导致材料强度的降低和抗渣性能的下降如：显气孔率大于20％;体积密度小于2．90g／cm^3;耐压强度和抗折强度则分别小于70MPa和10MPa。     

MgO/Al2O3对烧结矿冶金性能的影响

采用实验室烧结杯试验装置,研究MgO/Al_2O_3在0.8～1.2时,MgO/Al_2O_3对烧结矿强度、粒度组成、RDI和RI的影响,采用金相显微镜和X-射线衍射仪对烧结矿微观结构和矿物组成进行分析。表明:随着MgO/Al_2O_3的增加,烧结矿强度呈先升高后降低的趋势,且当MgO/Al_2O_3为1.0时,强度最好,10～40 mm粒度所占比例为58.85%。随着MgO/Al_2O_3由0.8增加到1.2的过程中,烧结矿RDI得到改善,还原性变差。当MgO/Al_2O_3在0.9～1.0时,球团矿微观形貌和矿物组成较好,在此范围内,赤铁矿和复合铁酸钙数量较多,强度较好。在用进口矿和本地磁铁矿搭配烧结时,MgO/Al_2O_3控制在0.9～1.0范围内,微观形貌和冶金性能较好。     

CO/CO2气氛对Fe3C形成的影响规律

利用X-ray衍射和失重法研究了CO/CO2混合气体还原氧化铁过程中Fe3C的生成规律,得到3Fe 2CO=Fe3C CO2的反应标准自由能表达式为:△G°= -151 470 168.78T,绘制了碳化铁生成热力学平衡图,与实验结果基本吻合.     

Al2O3和MgO含量对高炉炉渣熔化性温度的影响

本文介绍了Al2O3和MgO含量对高炉炉渣熔化性温度的影响，通过实验室研究和工业试验，结果表明，高炉炉渣Al2O3含量降低后，可适当降低炉渣MgO含量，且不会对炉渣的熔化性温度造成影响。     

Effects of CaO on Precipitation Morphology of Metallic Iron in Reduction of Iron Oxides Under CO Atmosphere

 Growth process of iron whiskers and mechanism of CaO influence on precipitation morphology of metallic iron at the gas-solid interfaces was studied. Analytical reagents of Fe(NO3)3 and Ca(NO3)2 aqueous solution were used to prepare sheet film sample of Fe2O3-CaO by thermal decomposition at high temperature. In-situ observation was conducted using a stereo optical microscope and a hot-stage. And reduction kinetics of samples was studied by thermo gravimetric (TG) method. Some samples after reduction were analyzed by using the scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and fourier transform infrared (FT-IR) spectrometer. Results indicate that during the reduction of iron oxides with CO, metallic iron is mostly precipitated as whisker and the precipitation behavior mainly depends on reduction rate. Doping CaO can significantly increase the reduction rate and effectively change the precipitation morphology of metallic iron after the reduction. When CaO doping concentration is less than 4% (mass percent), CaO can promote whisker formation of reduced iron; as it reaches 6% (mass percent), CaO inhibits iron whiskers growth; as it is more than 8% (mass percent), no whiskers could be observed. Therefore, controlling the quantity of Ca2+ is effective to control the formation and growth of iron whiskers during gaseous reduction and thus eliminating ore grain sticking caused by intertexture of iron whiskers.     

Effect of Fe_2O_3 Addition in MgO-CaO Refractory on Desulfurization of Liquid Iron

Forsteelmaking ,thematerialscontactingliquidsteelmaybehelpfulforsteelpurifying .Forexam ple ,thetundishcoverisakindofinsulatingmateri als ,whichcanreducetheheatlossofliquidsteelandprotectliquidsteelfromair .Withthedemandforhighpuritysteel,theacidmaterialsfortundishcov erarenolongeracceptableandreplacedbybasicma terialscontainingMgOandCaO[1,2 ] .Refractoriesarethematerialscontactingliquidsteelmainly ,butlittleattentionwaspaidtotheroleofrefractoriesforpurifyingliquidsteel.Inthepast ,thelifeofr…     

生物质高压水热法还原氧化铁的研究

以纤维素、淀粉为还原剂,在特制高压反应釜内反应4h,探讨原料配比、还原温度及固液比对还原Fe_2O_3的影响,并借助XRD及SEM等分析了不同还原条件下还原产物的微观形貌及物相组成。结果表明,在Fe_2O_3粉末、氢氧化钠、淀粉用量分别为50%、25%、25%,温度310℃、固液比3∶20、搅拌速度420r/min的条件下,最高还原率为97%。     

Effect of Na2O on the Reduction of Fe2O3 Compacts with CO/CO2

Compacts of Fe₂O₃ and Fe₂O₃ doped with varying amounts of Na₂O were isothermally reduced at several temperatures, using CO/CO₂ mixed gas in a vertical resistance furnace. To determine the effect of Na₂O on the reduction of Fe₂O₃ compacts, the mass loss due to oxygen removal was continuously recorded, from which the reduction rate and rate constant were obtained. Na₂O was found to retard the reduction of Fe₂O₃ compacts. The apparent activation energy (E _a) of reaction and the mathematical relationship for pore gas diffusion suggested that the reduction behavior at the initial stages was controlled by a combination of pore gas diffusion and interfacial chemical reaction. At the intermediate and late stages of reduction, pore gas diffusion was the sole contributing factor. Morphological examination of the reduced compacts showed the formation of a liquid phase during the reduction process, which appeared to lower the rate of reaction.     

微型流化床中气氛对还原度的影响

为了过程优化和提高反应的还原度,设计了两步法试验。试验采用的是微型流化床反应器,能够确保反应器空间中的每一个颗粒都处于相同的温度和气体浓度。试验结果表明,预还原阶段形成的颗粒表观形貌对还原度有着重要的影响,终还原阶段中的CO在混合气体中所占的比例直接影响着还原速率的大小。合理的控制还原反应速率,延长反应时间,有利于还原度的提高。当CO在混合气体中所占的比例为83%时,巴西矿粉的还原度达到了88%。