颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置,在一定表观气速条件下,研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流.根据对黏结失流影响程度的不同,可将矿粉颗粒分为三个粒径区间:中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒;还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒;还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒.分别对他们不同的影响机理进行了分析.研究还发现在正常流化条件下,随着矿粉颗粒粒径的增大,还原失流后床层的膨胀幅度会减小.     

包覆磷酸钙法与混合矿法抑制铁矿粉黏结失流

 为了进一步研究铁矿粉流态化还原过程中黏结失流的发生机理,探索新的抑制黏结失流的途径,引入了磷酸钙表面改性和混合矿2种方法。试验中分别采用悬浊液法、酸浸碱浸法和共沉淀法对巴西矿粉表面进行磷酸钙包覆,并在扫描电镜下检测其包覆效果,在石英管流化床中对处理后矿粉进行流化还原验证其抑制黏结失流效果;除此之外,尝试在容易发生黏结失流的巴西矿、华联精粉中按不同比例混入高磷矿、印尼海砂矿等不黏结矿,研究该方法对黏结失流行为的影响。试验中发现包覆磷酸钙可以很好地抑制巴西矿粉还原过程中表面铁晶须的生长,但是对黏结失流并未产生抑制作用;混合矿的方法可以达到易黏结矿与不黏结矿按一定比例混合后不发生黏结失流的效果。     

铁矿粉流化床直接还原防止粘结的试验研究

研究了流化床铁矿粉直接还原过程中掺入惰性物质对防止粘结的效果以及粘结失流与铁矿的组成、粒度、还原温度、还原气氛、金属化率、掺入惰性物质种类、数量等多种因素的关系,探讨了粘结失流机理。结果表明:MgO是最有效的防止粘接添加剂,使用量小于5%;CaO次之,使用量约为5%～10%。少量焦粉、白云石、碳酸钙等对抑制粘结失流无明显的作用。铁矿的熔点越低、粒度越小、金属化率越高、温度越高就越容易失流。     

Fe表面纳微结构对Fe2O3流态化还原过程黏结失流的影响

利用可视流化床分别研究了Fe₂O₃和Fe粉在流化过程中黏结失流发生的过程.结果表明,Fe₂O₃在惰性气氛中流化不发生黏结失流,而在还原气氛中发生黏结失流,且黏结发生时间恰好是铁晶核析出的初始阶段.Fe颗粒在还原和惰性气氛中流化均出现黏结失流现象.铁的生成是产生黏结的前提条件.当Fe颗粒流化温度从700℃升高到750℃时,黏结临界时间提前了11min,表明金属铁的表面特性是导致黏结的主要内因.扫描电镜分析表明,Fe和Fe₂O₃表面形成的纳微结构是导致Fe₂O₃流化还原黏结失流的重要因素.     

铕的电化学还原过程中钛阴极失活原因之探讨

铕的电化学还原受多种因素影响，其中阴极极板最为重要。研究了采用钛阴极进行铕的电化学还原常遭遇极板失活问题；并对极板失活进行了探讨与分析，认为钛阴极吸氢以及质劣钛材料是妨碍铕的电化学还原的主要原因。提出了钛板脱氢的初步方案，以及尽可能选择质优钛板材料进行铕的电化学还原的建议。     

碳热还原辉钼矿过程的物相变化规律研究

通过X衍射分析法研究了碳热还原辉钼矿过程的物相变化规律。不使用还原剂直接用CaO处理辉钼矿反应的最终产物为:CaS、Ca MoO4、Ca5Mo18O29和Mo;该反应过程中会出现Ca Mo6S8相,但在1 100℃下加热6 h时,Ca Mo6S8基本消失。使用炭粉作还原剂时,炭粉还原钼的中间产物由易至难的顺序为:Ca MoO4、Ca5Mo18O29和Ca Mo6S8;当温度≤1 150℃,炭粉配比小于4.0时的最终产物物相是Mo和CaS;当温度为1 150℃,炭粉配比为6.0时产物有少量的Mo2C生成。     

还原焙烧产品中锡的物相分析方法研究

研究选定氢氧化钠 -酒石酸钠作氧化亚锡的选择性溶剂 ,较好地解决了长期存在的氧化亚锡与硅酸锡难分离问题 ,建立了将还原焙烧产品中锡分为氯化亚锡、氧化亚锡、金属锡、硅酸锡、二氧化锡五相测定的新方法。该法分相合理且适应性广 ,满足了冶金科研生产需要。     

高铁赤泥熔融还原过程中钠铝硅的行为研究

随着氧化铝行业的发展,国内堆存了大量高铁赤泥。赤泥的堆存不仅增加氧化铝企业生产成本,还会造成环境污染,同时高铁赤泥中的金属资源未有效回收。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,通过对还原渣进行成分分析、物相分析以及微观形貌分析,研究了赤泥熔融还原过程中Na、Al、Si 3种元素的行为变化,为赤泥熔融还原渣水泥化提供理论依据。结果表明,赤泥中的Na元素由NaAlSiO₄转化为NaCaAlSi₂O₇留在了尾渣中,Al元素多以3CaO·Al₂O₃转化为尾渣中的NaCaAlSi₂O₇、Ca₂Al(AlSi)O₇等,Si元素则是从Ca₂SiO₄转化为NaCaAlSi₂O₇、Ca₂Al(AlSi)O₇、Ca₂Al₂SiO₇     

不同工艺因素对RH精炼夹杂物去除过程的影响

采用数值模拟方法分析了不同工艺因素对RH精炼中夹杂物去除过程的影响。数值结果表明:小尺寸夹杂物的碰撞长大可有效降低其数量密度,大尺寸夹杂物主要通过上浮去除;浸渍管插入深度、真空室压力和吹氩量是影响夹杂物去除的3个重要参数,其中吹氩量最为显著;在避免发生卷渣的前提下,减小浸渍管插入深度有利于夹杂物去除;在合金化脱氧后,保持较高的真空度可促进夹杂物的去除;在浸渍管插入深度为500 mm,真空度为1kPa的条件下,吹氩量达到2000 L时夹杂物去除率可达到75%;吹氩量达到饱和值后,进一步增大吹氩量不能继续促进10μm以上夹杂物的去除。     

论钢厂制造过程中能量流行为和能量流网络的构建

 本文对钢厂制造流程动态运行过程的物理本质进行了概要的描述,并在此基础上进一步指出：在钢厂制造流程中,铁素物质流与碳素能量流的关系是相伴而行的,而碳素能量流与铁素物质流的关系则是时合时分的。在钢厂制造流程中,不仅存在着铁素物质流网络及相关的运行程序,而且也存在着与铁素物质流转换有关的能量流网络及其运行程序。本文强调在研究钢厂的能源转换功能的方法时指出,不能停留在物料平衡、热平衡的方法上,而应该以动态的输入-输出概念和能量流网络的概念来进一步推动钢厂节能减排工作。本文还讨论了钢厂能量流运行的动力学机制以及能源管控中心的设计原则。进而从铁素物质流系统和碳素能量流系统提出了一系列钢厂节能减排的着手环节。特别对钢厂“只买煤、不买电、不用燃料油”的内涵与煤气等含能介质“近零”排放作了解释。提出中国钢厂的节能减排应该进入以建立能量流网络——能源管控中心为主要标志的新阶段。     

还原气氛对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视流化床装置研究了973~1173 K不同气氛条件对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响.研究发现,一定表观气速条件下温度和还原气氛组成对失流时铁矿粉的金属化率影响不大,而失流时颗粒微观形态受还原气种类和温度的影响较显著,但还原气体积分数对形态的影响较小.此外,流化时间随着还原气体积分数的增大而逐渐缩矩,并通过线性拟合得到了不同温度时二者间的数学关系式.     

The process analysis of fine iron ore reduced in fluidized bed

The processes of fine iron ore reduced in fluidized bed have been reviewed in this paper,the superiorities and limitations of the processes of direct reduction,pre-reduction in fluidized bed have also been comprehensively analysed,which matches with bath smelting furnace or coke bed type furnace.The analysis has also been made on several controversial topics,and the gas use ratio has been point out to be the key of the competition of the reduction process in fluidized bed.The suitability with final reduc...     

折流式移动流化床COREX煤气预还原粉铁矿的数值模拟

建立了折流式移动流化床内粉铁矿预还原的二维气固反应流CFD模型.模型的数值求解采用PHOENICS和FLUENT的联合求解.与之前的实验结果相比,在冷态条件下单床层平均压降和气固相流动行为的数值模拟结果与其基本一致,得出所提出的数学模型是可靠的.在此模型基础上,对采用COREX输出煤气对铁矿粉预还原的工艺过程进行热态模拟.在模拟的工况条件下,还原气温度的整体降幅700 K,气相CO和H_2还原势的利用率分别达到38%和26%,矿粉的还原分数达到75%,即反应器内有良好的气固换热而且对COREX煤气还原势的利用率较高,实现了对还原气热能和还原势的梯度利用.     

工艺参数对连续流化床内铁矿粉还原效果的影响

为了研究工艺参数对连续流化床内铁矿粉还原效果的影响规律,建立了两级连续流化床内氧化铁还原及煤气氧化耦合动力学模型.R1级流化床主要为FeO的还原,采用优质煤气作为还原剂,FeO来自R2级反应器;R2级流化床主要将Fe₂O₃还原到FeO,Fe₂O₃来自预热的R3流化床反应器,还原气来自R1还原尾气.模型主要计算结果与文献吻合.并以此为模型研究了矿粉粒度、流化床内压力等参数对流化床还原效果的影响.为了取得矿粉平均金属化率不小于85%、煤气利用率不低于38%和气矿比950~1050 m³·t^-1的还原效果,流化床应满足如下工艺条件:矿粉平均粒度1.5 mm以下,流化床温度780~800℃,煤气还原势不低于93%,惰性气体体积分数小于5%,R1流化床内煤气平均压力3.5×10⁵~4.0×10⁵ Pa,停留时间的倒数u_g/H=1.0~1.1 s^-1,R1流化床矿粉平均停留时间30 min,R2流化床矿粉平均停留时间20 min.     

大颗粒煤流化床燃烧的微观过程

采用电镜扫描和图像处理技术、物理吸附等手段研究了大颗粒煤在流化床燃烧过程中的微观结构变化.结果发现:所研究的烟煤在流化床燃烧过程中,小于400像素的微观孔隙随燃烧过程大量增加,而大于400像素的孔隙数量则没有变化;同时伴随着煤颗粒的比表面积随燃烧时间的增加而明显增加.     

The sticking of iron ore during reduction by hydrogen in a fluidized bed

Abstract

Sticking of particles in the fluidized bed reduction of iron ore at temperatures above 600°C will occur whenever clean iron surfaces impinge. Some as-received ores are sufficiently dirty that iron-iron contact does not take place at low temperatures. However, as the temperature of reduction is raised, there is an increasing tendency for the iron nucleating on the surface of particles to grow into nodules which pierce the dirt film allowing iron-iron contact and hence sticking. Silica in the surface film stops iron nucleation near the surface of particles and thereby prevents iron nodule formation. Ores with silicacontaining coatings can be fully reduced in a fluidized bed at temperatures up to 840°C without sticking.

Résumé

Les particules de minerai de fer au cours de la réduction en lit fluidisé aux températures supérieures à 600°C ont tendance à s'agglomerer aussitôt que des surfaces de fer sont en contact. Quelques minerais utilisés comme tels sont suffisamment impurs pour que le contact fer sur fer ne se produise pas aux basses températures. Cependant, quand la température est élevée, la nucléation du fer a la surface des particules se prolonge par la formation des modules qui percent la couche d'impuretés et favorisent l'agglomération. La présence de silice dans la couche superficielle empêche la nucléation du fer au voisinage de la surface donc aussi la formation de modules de fer. Les minerais contenant de la silice peuvent être réduits complètement dans un lit fluidise a des températures allant jusqu'à 840°C sans s'agglomérer     

Reduction of iron ore fines by coal fines in a packed bed and fluidized bed apparatus—A comparative study

Reduction of iron ore fines by coal fines in packed and fluidized beds has been studied. The investigation includes study of the kinetic aspects of reduction, carbon and sulfur content of the direct reduced iron (DRI) produced, and metallography of the products. For both processes, the kinetic data fit the first-order reaction model. Reduction in a fluidized bed is much faster than in a packed bed system. In both cases, DRI contains a substantial amount of free carbon at the initial stages of reduction. At the later stages of reduction, the carbon present in the DRI is mainly in the combined state. For identical temperatures and particle sizes, reaction in fluidized bed is much faster compared to that in a packed bed. At any particular degree of reduction, sulfur content in DRI samples produced by fluidized bed reduction is always more than that of DRI samples produced by packed bed reduction. Scanning electron microscopy (SEM) micrographs reveal that metallic whiskers formed during reduction in packed beds only. These whiskers become more prominent at higher temperatures and longer times.     

流态化还原铁矿粉技术前景分析

从资源条件趋势的角度分析了中国需要流态化还原铁矿粉技术的必要性。中国巨大的钢铁需求和废钢严重不足,为流态化技术的推广提供了广阔空间,同时中国社会经济的发展和煤炭资源的相对优势,也为流态化技术的完善和真正实现工业化提供了条件和机会。