CO还原气制备方法的探讨

介绍了为解决铁矿石冶金性能试验用CO还原气质量达标问题而进行的木炭干馏降氢、木炭与CO_2反应制取CO时H_2和CH_4的含量范围以及甲酸脱水制取CO工艺条件探讨等试验研究;建议采用甲酸法和干式贮气法的制备技术来制备合格的CO还原气。     

流化床中CO还原1～3mm铁矿粉研究

在自制的公斤级高温流化床中研究了CO还原1～3 mm矿粉的还原行为。随着时间的增加,样品的还原率增加,气体利用率却在下降,说明还原前期反应速度快,后期反应慢;温度越高,样品的还原率越大,气体的利用率越高,但随着还原时间的增加,差距在逐步缩小。当还原温度为850℃时,前20 min的还原率为80%,气体利用率为8%左右,这说明高温下,CO还原1～3 mm铁矿粉的反应速度是很快的。温度越高,表观反应速率常数越大,而且增加的幅度也越来越大;随着气速的增加,铁矿粉的还原率增加,并且几乎成线性关系,表明高温下,使用CO气体作为还原剂时,可以允许更高的气速,从而可以提高设备的生产效率。随着料层高度的增加,金属化率与还原率不断下降,然而气体利用率却在不断升高。试验中CO还原1～3 mm铁矿粉时的表观活化能为59.11 kJ/mol。     

新型侧搅拌流态化炼铁流化质量的优化

为解决传统流态化炼铁过程中气-固分布不均匀导致的节涌、沟流和黏结失流问题,建立了侧搅拌流化床热态实验平台.采用单因素实验方法研究了还原气组成、搅拌器转速、还原温度对铁矿粉还原过程的影响.考察了流化床内床层压降和烟气成分随时间的变化,分析了还原产物的相关物相组成和微观形貌.结果表明：随着CO体积分数的增加,铁的还原度不断提高;侧搅拌流化床的气-固流化质量优于无搅拌流化床的气-固流化质量,搅拌器转速为160 r/min时气-固流化质量最佳;最佳还原温度为850℃.     

含钒钛铁精矿氧化球团气基竖炉直接还原模拟试验

我国钒钛磁铁矿资源丰富,但综合利用难度大,现有工艺仍存在一些问题,工艺流程还有待完善和革新。气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺为钒钛磁铁矿资源清洁高效综合利用提供了新途径。以含钒钛的铁精矿为原料制备氧化球团,模拟气基竖炉直接还原条件,研究了还原气组分和温度对球团的还原进程、还原膨胀以及还原强度的影响。结果表明:以钒钛铁精矿为原料,配加1%膨润土,在1 250℃下焙烧20 min后,所制备氧化球团性能良好,具有较高的抗压强度。在恒定还原气组分(纯H2、H2/CO=2.5、H2/CO=1、H2/CO=0.4和纯CO)和温度(850、900、950和1 000℃)下,钒钛铁精矿球团还原速率快、还原膨胀率小(<20%),可满足气基竖炉直接还原工艺要求。煤制气-气基竖炉直接还原凭借其能耗小、环境友好、单机产能大、产品质量好等优点,将在钒钛磁铁矿资源高效清洁综合利用领域得到发展。     

利用气体还原炉渣中Nb的研究

为制造高质量的铌铁合金而研究了含铌熔渣的气体还原反应。试验在高纯MgO或纯铁制造成的坩埚中进行。用H_2气、CO气体或二者混合气体对含氧化铌熔渣做还原试验研究。其结果如下:(1)在1450℃时,渣中氧化铁和P_2O_5很容易被H_2气还原,而且CO气体还原则是很微小的。(2)在1350～1450℃的温度范围内,除FeO、Fe_2O_3和P_2O_5以外,熔渣中其他几乎不被H_2或CO气体所还原。(3)渣中MgO含量的增加可以促进FeO和H_2气的还原反应。(4)还原渣中的(FeO％)和(P_2O_5％)二者之间的关系可用下式表示:(P_2O_5％)=0.037(FeO％)+0.04还原气体、熔融炉渣、氧化铌、铌铁是本研究的重点。     

物性参数对氢冶金流程能耗及碳排放的影响

计算了在把H2和CO混合气体作为还原气的氢冶金过程中还原出1t直接还原铁的需气量、碳排放量及还原气可回收率,分析它们受还原气温度及H2体积分数的影响,同时分析了直接还原铁中铁质量分数对需气量的影响.计算结果表明:在H2和C0混合还原气氛下,当还原气温度为1300℃,H2体积分数为26％时,需气量最小,为826 m3/t...     

烧结钛精矿气基还原动力学研究

为揭示烧结钛精矿气基还原机理,在CO和N_2体积分数分别为30%和70%的还原气氛条件下,开展了烧结钛精矿等温气基还原试验研究,还原温度分别为800、900、1 000℃,对气基还原动力学进行了分析。结果表明:烧结钛精矿中铁氧化物还原度随还原温度和时间增加而增加,整体还原度偏低,还原度接近70%。烧结钛精矿在800～1 000℃气基还原大部分时间内(140 min)受界面化学反应控制,反应活化能为46.97 kJ/mol;反应后期(140 min)受扩散控制,反应活化能为99.27 kJ/mol。烧结钛精矿碳热还原过程物相转变历程为:Fe_2TiO_5→Fe_2TiO_4→FeTiO_3。相同还原时间,烧结钛精矿还原样品中金属铁粒尺寸随温度升高从4.46μm增至30.13μm。     

旋转床CO还原澳大利亚PB粉特性及动力学研究

采用自主研制的小型旋转床反应器,结合化学分析和X射线衍射分析等技术对CO还原澳大利亚PB粉进行了直接还原实验研究。结果表明:CO流量为200 mL/min,矿粉粒径范围为0.044~0.089 mm,还原时间为60 min,还原温度为1 000℃时,还原产物还原度和金属化率达到最大值,分别为92.70%和86.28%;在700~1 000℃内基于收缩未反应核模型对澳大利亚PB粉还原反应进行动力学分析,得出反应前期(t30 min)还原过程由气体内扩散和界面化学反应混合控制;反应后期(t30 min)还原反应的限制性环节为气体内扩散,指前因子A为0.006 72 s~(-1),表观活化能E为10.043 kJ/mol。     

气基竖炉直接还原球团技术的发展

论述了球团矿质量对气基竖炉直接还原生产和DRI质量的影响以及DRI质量对炼钢生产的影响.介绍了提高气基竖炉直接还原工艺用球团矿质量的技术,包括降低Si02含量、降低粘结趋势、提高还原性和提高大粒度(12.5～16.0 mm)球团比率等措施及其发展.指出若把低TFe、高脉石含量的高炉用球团矿直接用于气基直接还原竖炉,至少应该采用球团涂层技术;如果球团矿脉石含量较高,需要借助工业试验进行综合分析以确定其经济性.     

煤-氧-水蒸气-焦炉气联合气化制备直接还原气

进行煤-氧-水蒸气-焦炉气联合气化制备直接还原气或液态燃料合成气的工艺概念设计，并对其关键技术进行热态模拟的基础研究。结果表明，借用高炉炼铁系统可望实现煤-氧-水蒸气-焦炉气联合气化制备H2／CO可调、有效成分H2 CO大于95％的富氢还原气或化工合成气，为解决直接还原炼铁以及液态燃料合成的原料气指出了一条可能的途径。     

宝钢铁矿石（烧结矿,球团矿）高温性能检验方法和检验精度

本文着重介绍了由日本新日铁全套引进的铁矿石高温性能检验装置的设备性能、操作方法和精度管理。经过三年多生产实践的考核,确认该装置性能良好,能满足宝钢生产的需要。同时采用X管理图,自制内控标样及严格控制还原气中杂质含量是提高试验精度的有效措施,这对于提高烧结矿的质量和稳定烧结生产起到了一定的指导作用。     

CO气氛下MgO对Fe2O3还原时金属铁析出微观行为的影响

利用高温光学体视显微镜和高温热台研究MgO对CO还原Fe2O3中铁晶须成核、生长的影响,并结合SEM、EDS、TG、红外光谱等,从微观角度揭示MgO对还原过程气固界面上金属铁的析出形态的影响机理。结果表明,掺入MgO能有效改变氧化铁还原后析出铁的形态,抑制了铁晶须成核和生长;当掺入质量分数超过2%时,还原后金属铁全部以层状晶析出,无铁晶须形成。     

不同气氛下焦炭气化对烧结矿还原的影响

采用自制的支撑式热重测试仪研究了不同气氛下焦炭与烧结矿的共同反应过程,分析了反应气氛中CO/CO2含量的变化对反应速率、焦炭溶损率和烧结矿还原度的影响。结果表明:反应气氛中CO浓度的增加有利于矿焦共同反应地进行,混合气体中CO浓度提高3%则混合炉料的失重率增加6%;提高焦炭的反应性也有利于促进矿焦共同反应的深度。降低混合气氛中的CO2浓度能够加大焦炭反应性的差异,而对烧结矿还原的影响则较小,2#焦炭的溶损率约为1#焦炭的2.6倍,相对应的烧结矿还原度约为1.1倍。焦炭的OTI指数小、微孔含量高则易与CO2反应生成CO而促进烧结矿还原,促进矿焦耦合反应。     

温度对高炉不同装料模式间接还原效率的影响

为了研究不同装料模式下温度对高炉间接还原效率的影响,通过模拟不同装料方式下高炉炉料组成,研究了温度对含铁炉料静态还原的影响规律。试验结果表明,间接还原区温度越高、还原气体CO含量越高,试验含铁炉料的还原度和还原效率越高;在大小烧分级入炉、CO气体浓度为55%的条件下,温度由700℃上升至1 000℃时,含铁炉料的还原度增幅达到26.7%。     

微波复合还原剂还原钛铁矿试验

采用微波加热和复合还原剂并添加添加剂对钛铁矿进行还原制备电焊条药皮原料。复合还原剂的使用提高了还原率、降低了杂质及有害元素的带入量、还大大降低了成本费用;添加剂(Na2CO3)使用降低了反应的活化能,强化了此钛铁矿的还原反应,缩短了反应时间;与常规加热方式相比,微波具有高效节能、绿色环保、强化反应等特点。在单因素试验条件还原温度1 150℃、还原时间100min下,试验研究了还原剂无烟煤和木炭对钛铁矿的还原能力;还原剂采用复合还原剂无烟煤、木炭的复合,在经试验验证及兼顾成本验证下,得出了复合还原剂无烟煤和木炭质量之比为11∶3,复合还原剂的使用可降低成本300~400元/t;试验还验证了添加剂Na2CO3(AR)的配入量和强化作用,结果表明,在最佳配量3%下可缩短反应时间约20min。     

用固体碳及CO/CO2还原电炉粉尘中氧化锌的研究

用化学试剂和实际电炉粉尘作试样，考察了利用固体碳和CO/CO2进行氧化锌还原的各种影响因素。研究发现，与固 固还原反应相比，气 固还原反应较快，但前者易受温度的影响。在CO/CO2＝10、温度控制在1〖KG-*9〗000～1〖KG-*9〗100 ℃时，可保证电炉粉尘中氧化锌的顺利还原与气化分离。本研究为开发利用移动焦炭层的电炉粉尘处理新工艺提供了理论依据。     

CaO存在时,MoS2还原-碳化直接合成Mo2C

着重研究炉料中CaO的量 ,CO的流速、还原温度 ( 1 1 2 3～ 1 2 93K)及还原时间对MoS2 (S) 4CaO(S) 6CO(g)→Mo2 C(S) 4CaS(S) 5CO2 (g)反应的影响。结果表明 ,通过三个固 -气反应途径生成Mo2 C :首先MoS2 (S) CO( g)反应生成金属钼 ;接着金属钼被CO( g)碳化 ;最后通过CaO清     

不锈钢粉尘中低温预还原的实验研究

中位粒径1.78μm的不锈钢粉尘的成分为(%):41.0Fe、3.3Ni、24.8O、2.6Cr、4.1Ca、3.6Zn,其主要相组成为Fe₃O₄、FeO·Cr₂O₃、CrO。研究了气固比(1.6～4.0 L/g) 、还原时间(50～300 s) 、H₂-CO混合气体中CO的含量(20%～60%)和温度(500～700℃)对不锈钢粉尘还原的影响。正交试验结果表明,四个因素中气固比影响最为显著,其余依次为还原混合气体成分、还原时间和反应温度。气固比4.0 L/g,600～700℃, CO含量15%～25%,5 min内不锈钢粉尘的还原率可达50%。     

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。     

气基竖炉用含钒钛海滨砂矿球团直接还原试验研究

为了探索含钒钛海滨砂矿用于气基竖炉还原的可行性,以该砂矿为原料造球,在1 250℃焙烧20 min制得氧化球团的抗压强度为2 099 N/个,还原性指数77.8%,低温还原粉化指数(+3.15 mm)92%,还原膨胀指数7.5%,还原粘结性指数10.4%。氧化球团950℃还原180 min,H_2/CO为1.5时球团还原率89.4%,H_2/CO为6时球团还原率92%,100%H_2时球团还原率96%。氧化球团各项性能指标良好,能够满足气基竖炉工艺的要求。