配加铁矿粉对铁焦微观结构及性能的影响

 为了研究在炼焦过程中配加铁矿粉对焦炭性能的影响,在气煤中配加0、5%和10%的铁矿粉炼制铁焦,采用I-型转鼓、差热分析仪、SEM、XRD和光学显微镜对铁焦的强度、反应性、微观结构、微晶结构和光学组织进行研究,并采用Coats-Redfern方法计算气化反应的动力学参数。结果表明,在气煤中配加铁矿粉可以有效提高铁焦的转鼓强度及反应性,随着铁矿粉配比的增加,铁焦的堆垛高度[Lc]值逐渐减小,石墨化程度降低,并且铁焦的气孔逐渐减小,且附着于气孔表面的铁原子密度增大,出现成片含铁区域,焦炭结构中各向同性结构和镶嵌结构减少,残炭结构增多。根据动力学分析可知,配加0、5%和10%的铁矿粉制得的铁焦,其活化能分别为228.4、235.5和256.7 kJ/mol,并且发现表观活化能与指前因子具有动力学补偿作用。     

铁矿粉对铁焦性能的影响及机理

为促进铁焦的工业化应用,利用40 kg试验焦炉制备铁焦,研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响,利用热重分析了铁焦的碳溶损反应,并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析。结果表明,添加铁矿粉,铁焦的灰分明显增加,硫分变化不大,机械强度降低,热反应性提高,反应后强度降低,添加配比不宜超过10%;铁矿粉具有催化焦炭与CO_2反应、降低起始反应温度的作用,铁质量分数越高,催化性越强;炭化还原后得到的金属铁及铁氧化物以不规则的尺寸和形态分布在铁焦气孔壁和碳基质中,充当催化中心和裂纹中心作用,导致CRI上升,CSR降低。     

铁矿粉配比对铁焦性能影响的试验研究

 高反应性铁焦是一种能够改善高炉内铁矿石还原反应效率,大幅削减CO2发生量,提高弱黏结煤和低品位矿石使用率的新型高炉原料。系统地研究了铁矿粉种类及配比对铁焦灰分、硫分、相对密度、气孔率、机械强度、热性质、铁矿粉的还原程度等性能的影响。试验结果表明,随着铁矿粉配比的增加,铁焦的硫分有所增加,灰分线性增加,真、假相对密度均提高,总、显气孔率均降低,抗碎强度和耐磨强度均降低,反应性提高、反应后强度降低,金属铁含量增加,加矿和鄂矿的还原程度提高、澳矿有所降低。当铁矿粉配比为15%时,加矿或鄂矿铁焦中金属铁（MFe）的质量分数为6%~9%,铁矿粉中的氧化铁有55%~70%还原成铁。     

添加铁矿粉对焦炭质量影响的研究

高反应性焦炭能够降低高炉焦比,减少CO2的排放量,改善高炉内铁矿石还原反应的反应效率。研究了在配合煤中添加碱性铁矿粉和酸性铁矿粉炼焦,铁矿粉的配入量对焦炭热性能的影响规律。试验结果表明,随着铁矿粉配入量的提高,焦炭的反应性增大,随后增幅放缓,且添加碱性矿粉的焦炭反应性高于添加酸性矿粉的焦炭,反应后强度与机械强度均有明显劣化;焦炭的灰分增大、硫含量逐步下降;焦炭的各向异性指数不断下降。     

铁焦性能的影响因素及富氢高炉使用铁焦的探讨

铁焦是一种新型碳铁复合炉料,相比普通焦炭,其具有高反应性,能降低高炉热储备区温度,提高工作效率。铁焦的性能受制备原料的种类、配比和工艺参数等因素的影响。对于高炉富氢冶炼,因其铁矿石还原及成渣过程改变,需要加速初渣熔化和金属铁渗碳过程;而铁焦的气化反应温度低,有利于碳黑的析出和促进金属铁的渗碳,因此将铁焦代替部分焦炭应用于富氢高炉冶炼可以发挥铁焦和氢气的双重节能减排优势。系统讨论了制备因素对铁焦性能的影响,并探讨了铁焦在富氢高炉应用的可行性和优势。结果表明,铁矿粉对铁焦的反应性具有正向催化作用,加入一定配比的黏结剂可使铁焦结构致密,炭化温度会影响铁焦金属化率,适当的炭化时间可提高铁焦抗压强度和反应后强度。部分铁焦代替焦炭应用于富氢高炉,在发挥其高反应性作用的同时,还可以保护焦炭,加速铁水的渗碳过程并改善高炉的透气性。建议深入探索铁焦在富氢高炉内的反应行为和性能演变特点,并结合富氢高炉对铁焦的性能要求和制备铁焦的影响因素,研究适用于高炉富氢冶炼的铁焦制备技术,以推动高炉低碳冶炼技术的实施。     

添加铁矿粉对焦炭机械强度及反应性的影响

炼焦煤中添加不同粒度、比例及成分的铁矿粉制备高反应性焦炭,测定焦炭的转鼓强度、等温与非等温气化反应参数,综合评定添加催化剂对高反应性焦炭机械强度和气化反应的影响。配入铁矿粉后焦炭的机械强度有不同程度的下降,当添加比例小于10%时,焦炭的机械强度变化幅度较小;大于10%时,焦炭的机械强度大幅度下降;添加铁矿粉的成分和粒度均对焦炭机械强度有较大影响。添加铁矿粉的比例处于容惰范围内时,增加添加铁矿粉的比例、添加高品位铁矿粉或适当地减小添加铁矿粉的粒度均有利于降低焦炭的起始反应温度、提高低温反应指数。     

铁矿粉高温反应性能综合指数评价烧结性能

 为了解决如何利用铁矿粉多项高温反应性能指标评价其烧结性能的难题,基于综合评价方法,提出了铁矿粉高温反应性能综合指数,并通过铁矿粉高温反应性能4项指标的测定及烧结杯试验,研究了单矿A、B、C以及C矿分别与A矿和B矿混合的矿粉的高温反应性能及烧结性能。结果表明,对于高温反应性能,混合矿粉同化性能和液相流动性具有线性迭加性,黏结相自身强度和铁酸钙生成特性线性迭加性差。对于烧结性能,混合矿粉烧结矿转鼓强度具有线性迭加性,烧结矿产量（利用系数）和固体燃耗没有线性迭加性。无论单矿或混合矿,烧结转鼓强度与其高温反应性能综合指数呈线性正相关,其[R2]（相关系数的平方值）值分别高达0.9403和0.9702,拟合度好;而烧结利用系数及固体燃耗与其相关性差。因此,铁矿粉高温反应性能综合指数可以很好地评价和预测烧结矿转鼓强度,但不能有效地解释烧结矿产量和固体燃耗的变化。     

钢渣对炼焦煤成焦后气化反应行为的影响

高反应性焦炭可降低高炉热储备区温度,提高高炉冶炼效率.钢渣中有大量的钙和铁,是理想的焦炭气化反应催化剂.在制备高反应性焦炭的过程中,钢渣在配合煤中的粒度和添加量会影响焦炭的反应性和反应后强度.本文从宏观动力学角度研究了钢渣对焦炭反应性和反应后强度影响的原因.细焦粉和粒度为3~6 mm的焦炭分别与CO2在950,1 100和1 250℃进行了气化反应.通过细焦粉的气化曲线确定了焦炭在各温度的本征初始气化速率(r0),通过粒焦炭的气化曲线确定了受内扩散影响的焦炭表观气化反应速率(rD).对反应效率因子(ηef)和西勒模数()的分析表明,焦炭基质反应性和气孔结构两者共同决定了焦炭反应性和反应后强度.     

不同类型进口铁矿粉的烧结基础性能分析

为了探究不同类型铁矿粉的烧结基础性能和区别,采用微型红外烧结炉和扫描电镜对澳大利亚铁矿粉和巴西铁矿粉的烧结基础特性和微观颗粒形貌进行研究,并结合Factsage7.1热力学计算软件对铁矿粉的液相生成能力和黏度进行计算。研究结果表明:不同类型铁矿粉的烧结基础性能差别较大,这主要受铁矿粉种类、化学成分和粒度组成及致密度影响;其中,澳矿粉属于半褐铁矿,结晶水质量分数高,结构疏松,易与CaO反应,矿化过程中易形成多孔网状结构,吸液性强,同化性能优,黏结相强度低,澳矿粉的配加有利于改善烧结矿同化性能,改善矿化过程;巴西矿属于赤铁矿粉,结构致密,反应活性低,同化性能差,黏结相强度高,巴西矿的配加有利于改善烧结矿黏结相性能,提高烧结矿强度。     

日本钢铁业研究的减排CO2炼铁新技术

日本钢铁业在减排CO2的炼铁技术开发中,近期主要以开发新型炉料为主,新型炉料包括高反应性焦炭、铁焦复合球团、预还原烧结矿等;长期主要以氢气还原铁矿石的高炉炼铁技术为主,还包括与氢还原相配套的新型焦炭技术等。本文介绍了高反应性焦炭、铁焦复合球团和预还原烧结矿对高炉降低还原剂比的作用及其在高炉中的用法,阐述了氢气还原铁矿石的高炉炼铁技术及与之相配套的新型焦炭技术的研究进展,指出我们应借鉴其高反应性焦炭概念、在矿焦混装时使用高反应性焦炭,以及应着手开发类似HPC的粘结剂技术。     

Hydrogen reduction characteristics and mechanism of ultrafine iron ore powder under mechanical activation

The hydrogen based reduction characteristics of iron ore powder with different degrees of mechanical activation were studied by thermogravimetry, and the reduction reaction mechanism was analyzed and discussed. The experimental results show that mechanical activation has a facilitating effect on the reduction of iron ore powder by hydrogen, and the longer the mechanical activation time, the lower the reduction characteristic temperature and the lower the activation energy required for the reduction reaction, but the reaction mechanism remains unchanged, and the restrictive step of the reaction is its interfacial reaction. Mechanical activation obviously affects the step by step reaction of ultrafine iron ore powder, for the unactivated iron ore powder, the step by step reaction level is extremely insignificant, while for the activated iron ore powder the step by step reaction level becomes more and more distinct with the increase of activation time.     

机械活化条件下超细铁矿粉氢基还原特性及机制

摘要：通过热重法研究了不同机械活化程度的铁矿粉氢基还原特性,并分析和探讨了其还原反应机制。实验结果表明,机械活化对氢气还原铁矿粉有促进作用,机械活化时间越长,还原特征温度越低,还原反应所需的活化能也越低,但反应机制未发生变化,反应的限制性环节是其界面反应。机械活化明显影响到超细铁矿粉的逐级反应,对于未经活化的铁矿粉而言,逐级反应层次极不明显,而对于活化后铁矿粉的逐级反应层次随着活化时间的增加越发分明。     

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The gasification behavior of different iron cokes was studied in laboratory by the means of thermogravimetry technique, the temperatures at which iron cokes start to react with CO2 were measured, and theoretical analysis was conducted with the FactSage thermodynamic software. The results show that the higher the metallic iron content in iron coke, the higher the gasification rate, and it increases with the increasing temperature; metallic iron can promote the decrease of starting temperature of gasification reaction, and the higher the metallic iron content, the more the decrease extent of gasification starting temperature; at the initial stage of gasification reaction, metallic iron in iron coke is oxidized by CO2, as a result, the weight of samples not only decrease but also increase.     

Influence of size of hematite powder on its deoxidation kinetics with H2 at low temperature

 The deoxidation kinetics of hematite ore with various particle sizes with hydrogen at low temperature and reduction mechanisms were studied using the thermogravimetric analysis. Under the same temperature, after particle size of powder becomes thinner from 107.5μm to 2μm, the surface area of powder and the contact area between powder and gas increase, which makes the deoxidation process of hematite accelerate about 8 times, and the apparent activation energy of deoxidation reaction drops to 36.9 kJ/mol from 78.3 kJ/mol because of activity of ore powder improved with refining gradually. Under the same reaction rate, the reaction temperature of 6.5μm powder decreases about 80℃ than that of 107.5μm powder. Thinner diffusion layer also helps accelerate the reaction with powder refining. The higher the temperature, the greater peak of deoxidation rate is; under the same temperature, the greater the particle size, the smaller the peak of deoxidation rate is; both inner diffuse and interface chemical reaction play an important role in the whole reaction process.     

白云鄂博铁精矿氢气流化还原试验

通过可视流化床研究不同温度和氢气流速下对还原白云鄂博铁精矿的影响。试验表明,同一温度下,氢气流速的增加有利于提高流化还原反应的还原效率,但这种作用在低温下更为明显。随温度的升高,流化还原效率提高,但高温下流化效率增长幅度小于低温。应用热重分析研究了不同温度下氢气还原白云鄂博铁精矿的还原动力学,结果表明:其反应的限制性环节为内扩散,活化能随还原时间呈现先下降后上升的现象,而表观活化能的降低更有利于反应的加速进行。在试验条件下,5~10 min时的还原反应速度较快。     

铁矿粉对铁焦炭化过程体积演变的影响

摘要：为了研究铁矿粉对铁焦炭化过程中体积膨胀 收缩机制的影响,采用高温热台显微镜、Image pro plus软件、扫描电镜、XRD等先进的表征手段解析了不同铁矿粉及其添加量对铁焦成焦过程的宏观体积、微观结构和矿物组成的影响。研究结果表明,随着铁矿粉添加量的增加,铁焦炭化过程中的体积收缩量逐渐减小。相同铁矿粉添加量时,铁矿粉种类对铁焦炭化过程中的体积演变影响较小。炭化过程中铁焦内含铁矿物由Fe2O3逐渐还原为金属Fe,但不同铁矿物还原后在铁焦内的分布规律有所差异。     

微纳米氧化铁粉低温还原特性的研究

研究了低温还原微纳米氧化铁粉的还原特性与机理。用高能球磨法获得的微纳米氧化铁粉在280～400 ℃内用氢气还原,并测定还原后粉末中氧、计算氧化铁粉末的还原率,通过扫描电子显微镜来观察还原铁粉的形貌;找出了氧化铁粒度、还原温度和还原时间等参数对氧化铁还原率、铁粉粒度和粒度分布、铁粉形貌等的影响。从动力学的角度,探讨了粉末细化对低温氢气还原氧化铁活化能的影响。研究结果指出,微纳米氧化铁粉的还原反应遵循吸附自动催化理论,反应动力学遵循界面化学反应理论,研究获得了反应所对应的反应机制函数和相应的动力学方程。     

微纳米氧化铁粉低温还原特性的研究

研究了低温还原微纳米氧化铁粉的还原特性与机理。用高能球磨法获得的微纳米氧化铁粉在280～400 ℃内用氢气还原,并测定还原后粉末中氧、计算氧化铁粉末的还原率,通过扫描电子显微镜来观察还原铁粉的形貌;找出了氧化铁粒度、还原温度和还原时间等参数对氧化铁还原率、铁粉粒度和粒度分布、铁粉形貌等的影响。从动力学的角度,探讨了粉末细化对低温氢气还原氧化铁活化能的影响。研究结果指出,微纳米氧化铁粉的还原反应遵循吸附自动催化理论,反应动力学遵循界面化学反应理论,研究获得了反应所对应的反应机制函数和相应的动力学方程。     

Influence of Size of Hematite Powder on Its Reduction Kinetics by H2 at Low Temperature

The reduction kinetics and mechanisms of hematite ore with various particle sizes with hydrogen at low temperature were studied using the thermogravimetric analysis. At the same temperature, after the particle size of powder decreases from 107.5 μm to 2. 0 μm, the surface area of the powder and the contact area between the powder and gas increase, which makes the reduction process of hematite accelerate by about 8 times, and the apparent activation energy of the reduction reaction drops to 36.9 kJ/mol from 78.3 kJ/mol because the activity of ore powder is improved by refining gradually. With the same reaction rate, the reaction temperature of 6. 5 μm powder decreases by about 80 ℃ compared with that of 107.5 μm powder. Thinner diffusion layer can also accelerate the reaction owing to powder refining. The higher the temperature, the greater is the peak of the reduction rates at the same temperature, the greater the particle size, the smaller is the peak value of the reduction rates both inner diffusion and inter-face chemical reaction play an important role in the whole reaction process.