球团脱硫灰中CaSO3的氧化试验及应用分析

为探明CaSO₃在球团脱硫灰与石灰石粉混合脱硫剂浆液中的氧化特性,本文通过搭建氧化试验装置,模拟电厂湿法脱硫的反应条件,对不同氧化时间、氧气流量、球团脱硫灰占比、CaSO₃质量分数下的氧化率进行测定,并分析不同试验工况对CaSO₃氧化速率的影响。结果表明：在酸性环境下,氧化时间、氧气流量的增加将促进CaSO₃的氧化;延长氧化时间比增大氧气流量更有利于CaSO₃的氧化,而降低脱硫灰占比和CaSO₃质量分数有利于CaSO₃氧化率的提高;不同的球团脱硫灰,适宜的氧化时间、氧气流量不同。本文结论可为改善混合脱硫剂浆液中CaSO₃的氧化提供理论与技术支持,以发挥球团脱硫灰在湿法脱硫中的作用。     

含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明:焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.      

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。     

反应气氛和温度对热压含碳球团还原反应进程的影响

热压含碳球团是利用煤的热塑性而将铁矿粉和煤粉热压成型的一种新型优质炼铁原料.还原性是炉料主要冶金性能之一,而反应气氛和温度对热压含碳球团还原反应进程有重要的影响.通过还原失重试验,重点研究了反应气氛和温度对热压含碳球团还原反应进程的影响.研究表明,热压含碳球团整个还原反应进程可分为两个阶段:第一阶段还原速率明显大于第二...     

铜渣直接还原动力学

我国铜渣资源储量丰富,渣中含有多种有价金属,具有很高的二次利用价值.为了揭示铜渣提铁的碳热还原机理,以无烟煤为还原剂,进行铜渣含碳球团等温还原实验,并对其进行动力学分析.实验设定的还原温度为1 000 ℃、1 050 ℃、1 100 ℃、1 150 ℃和1 200 ℃,碳氧比即n_c/n_o=1.0.结果表明,对于铜渣含碳球团等温还原实验,温度对反应速率有重要影响;该反应主要限速环节为气相扩散,活化能数值为118.059 kJ/mol;对其进行阶段性动力学分析,其活化能在61.54~146.98 kJ/mol范围内,且活化能的数值随着还原度的变化而变化,具体表现为:第1阶段反应活化能数值较小,原因可能是该阶段反应刚开始,原铜渣中含有一些铁氧化物（Fe₃O₄）先参与了反应;第2阶段反应活化能较高,此时原铜渣中的铁氧化物已基本反应,铁以橄榄石的状态存在,且橄榄石呈液态,致使球团孔隙度降低,气体在球团内的扩散受阻.      

烧结烟气脱硫石膏CO/H2还原脱硫试验研究

通过热力学软件Factsage7.3对CO/H2还原CaSO4进行热力学平衡计算.计算得到CO/H2还原CaSO4生成CaO和SO2的最佳理论条件为:反应温度1 100℃以上、摩尔比n(CO)∶ n(CaSO4)=n(H2)∶ n(CaSO4)=1,过高或过低的还原剂摩尔比均不利于CaSO4的还原脱硫,同时温度越高越有...     

含碳球团气固协同还原特点及动力学研究

通过热重实验,从还原温度、还原气氛及还原时间三方面对含碳球团的还原特点和动力学进行了研究,采用界面反应模型、三维扩散模型等对含碳球团还原过程进行拟合.研究表明:在本实验条件下,当温度为1100℃、气氛为单一H2、还原时间为60 min时,反应分数达到最大值0.81,还原效果最佳;还原过程中,还原速率先迅速增大,随后逐渐减小;当假设扩散模型为还原过程的限制性环节时,得到的拟合效果最好,反应活化能为93.18 kJ/mol.     

铅锌混合矿氧气熔融脱硫

随着烧结+鼓风炉工艺处理铅锌混合精矿能耗高和环境污染的问题日益凸显,使用熔池熔炼法替代烧结工艺成为铅锌混合精矿较好的火法冶炼工艺选择。采用静态法和XRD技术研究了O₂流量、温度、入炉炉料成分对铅锌混合矿脱硫的影响以及脱硫渣物相变化。结果表明:与烧结工艺相比,铅锌混合精矿高温熔融脱硫时间短、脱硫率高。O₂流量的增加和温度的提高有利于铅锌混合矿脱硫反应的进行,铅锌混合矿脱硫率随着ω（Fe）/ω（SiO₂）和ω（CaO）/ω（SiO₂）的增加而降低,但在1 400 ℃时ω（CaO）/>ω（SiO₂）的增加有利于脱硫速率的加快和脱硫率的增加。当反应温度为1 250 ℃时,随着熔渣中Fe/SiO₂的增加,熔渣中尖晶石相（Zn_xFe_3-xO_4+y）开始形成并增多。      

煤粉粒度对预热含碳球团抗压强度的影响

为了弄清含碳球团配煤粒度对球团抗压强度的影响规律,研究了配加不同粒度煤粉的含碳球团在中性气氛中预热至不同温度后的抗压强度。结果表明:当温度小于1 000℃时,煤粉粒度对含碳球团的抗压强度影响不大,而当温度大于1 000℃后,煤粉粒度对含碳球团的抗压强度有显著影响;当配加煤粉的粒度介于0.074~0.106mm时,含碳球团还原后的抗压强度最高,煤粉粒度过细或过大都不利于球团强度的提高;在高温还原过程中,煤粉粒度越细含碳球团的还原速率越大,金属化率越高。     

转底炉工艺系统基本化学反应的热力学分析

转底炉工艺是直接还原中煤基还原的一种,其内部的热力学反应主要包括含碳球团的自还原反应、含碳球团与氧化性气体间的氧化反应、含碳球团的脱碳反应、含碳球团排出气体的燃烧反应及喷吹焦炉煤气对直接还原的影响等5个部分。对转底炉内部温度、气氛、配煤比的控制,是转底炉直接还原工艺的关键。     

湿法炼锌氧化锌脱硫-空气氧化工艺优化

某企业湿法炼锌氧化锌脱硫-空气氧化工艺存在氧化不彻底的问题,未被氧化彻底的ZnSO₃与浸出沉矾工序中的Fe³⁺反应,将其还原为Fe²⁺,导致Fe²⁺含量偏高,沉矾上清液返回中性浸出工序时锰矿粉消耗增加。本文分析了制酸设备、焙烧投矿量、氧化温度、脱硫塔液位等因素对脱硫液空气氧化的影响,并提出了一系列改进措施,进行实验研究最佳空气氧化条件。实验结果表明,最佳空气氧化条件为：氧化温度40～45℃,反应时间3 h,空气压力0.15 MPa。经过措施改进,脱硫液氧化效果大大改善,降低了锰矿粉消耗,提高了电效。     

一种煤基直接还原-磁选分离处理含硼铁精矿的工艺

中国大部分硼铁矿品位较低,一般是把难选硼铁矿按照普通铁矿的模式进行开发利用,因此造成了硼资源的极大浪费。为实现辽宁某含硼铁精矿中硼、铁的有效分离,采用煤基直接还原—磁选工艺进行硼铁分离试验。通过研究不同添加剂、还原温度、还原时间和n(C)/n(O)对硼铁分离效果的影响。结果表明：在还原反应中引入Na₂CO₃或CaCO₃能够促进还原反应,有利于硼铁分离,但Na₂CO₃对硼铁分离效果优于CaCO₃,其加入Na₂CO₃条件下的较佳工艺参数如下：还原温度1 150℃,还原时间45 min,n(C)/n(O)为1.2,其铁回收率为99.82%,渣中硼回收率为79.43%,实现了硼铁的有效分离。该工艺可得到高金属化率的金属铁粉和较高品位的富硼渣,金属铁粉经进一步处理可用于炼钢或者硼钢生产,富硼渣可作为硼的工业优质原料。     

含钛铌铁精矿含碳球团熔分过程试验研究

为了实现我国白云鄂博地区含钛铌铁精矿资源的高效利用,以含钛铌铁精矿为原料,采用预还原-熔分的加热制度,研究熔分温度、熔分时间和碱度对含钛铌铁精矿含碳球团熔分行为以及渣系性质的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征含碳球团在熔分过程中的微观结构及物相变化.实验结果表明:金属化率86.31 %的预还原含钛铌铁精矿含碳球团在1 400 ℃下熔分12 min后可实现渣铁有效分离,获得珠铁和富铌渣.随碱度升高,渣的熔点升高,渣的流动性指数降低,碱度为1.0时,球团的熔分效果较优;随熔分时间增加,含钛铌铁精矿含碳球团中的Ca₂Ti₂O₆相减少,Ca（Ti_0.4Fe_0.3Nb_0.3）O₃相增加,钙钛铌共生物的尺寸增加,呈十字树枝状.      

铁矿含碳球团高温抗压强度研究及机理分析

 为了探究含碳球团高温强度的变化情况,采用全自动球团高温强度在线测试装置,测试了含碳球团高温抗压强度,利用正交试验考察了还原温度、[n(C)/n(O)]（摩尔比）、还原时间3个因素对含碳球团高温抗压强度的影响,并对结果进行了计算分析。根据单因素控制变量进行了含碳球团高温抗压强度与还原冷却后抗压强度的对比试验,结合热力学原理和XRD检测结果分析了含碳球团高温强度的机理。研究结果表明,在950～1 250 ℃条件下,含碳球团高温抗压强度的变化趋势是一个先降低后升高的过程,在1 050 ℃左右时,含碳球团高温抗压强度达到最低值,而后球团强度随金属铁质量分数的增加开始回升。通过因素极差计算得到极差计算结果[RT＝67.33、][Rn(C)/n(O)＝33.80、][Rt＝9.09;]在[n(C)/n(O)]与还原时间相同的条件下,球团还原冷却后抗压强度与高温在线抗压强度随温度变化的差别较大;在还原温度与还原时间相同的条件下,两者抗压强度变化趋势基本一致。     

钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响因素

通过单因素实验考察了还原温度、还原时间及碳氧摩尔比(n_C/n_O)对钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响,结合扫描电镜照片解释了钒钛磁铁矿的还原机理.实验结果表明,适当升高还原温度、延长还原时间及增加碳氧摩尔比均可以促进钒钛磁铁矿的还原,并且金属化率随还原温度的升高先急剧升高而后趋于平缓,随着还原时间的延长及碳氧摩尔比的增加而先升高后降低,而残碳量随着反应的进行不断降低.当还原温度为1350℃,还原时间为30 min,碳氧摩尔比为1.2时,球团的金属化率达到最大值.通过扫描电镜照片可以看出,球团在还原过程中形成了铁连晶,并且在不同的还原条件下铁连晶的大小及形态不同.      

高炉瓦斯灰制含碳球团直接还原试验研究

通过试验对高炉瓦斯灰和氧化铁皮制得含碳球团的直接还原进行了研究,考察了不同还原气氛、球团中不同C/O、还原时间、还原温度对还原结果的影响。结果表明:高温下含碳球团在空气中直接还原就能获得很高的金属化率。当球团中C/O在1.2以上时,球团的金属化率在还原过程中一直增加,在1 350℃下还原30 min,球团的金属化率达到96.94%。球团金属化率的变化趋势表明球团在反应开始是由化学反应控速环节控制,而后逐渐向扩散控速环节过渡。在1 400℃下空气中还原30 min,球团中还原出的铁与渣完全分离。     

内配废塑料对含碳球团直接还原的影响

节能减排是钢铁工业目前面临的重要挑战,而废塑料作为一种可再生清洁能源和还原剂替代焦粉、无烟煤等化石燃料在炼铁工业中已经获得大量关注。把废塑料、褐铁矿粉、无烟煤以及黏结剂混合制取含碳球团,在管式加热炉内做直接还原实验。废塑料在高温下裂解释放热量,为球团的预热和直接还原提供外加热源。同时,与无内配塑料含碳球团对比,内配废塑料的含碳球团孔隙率增大,这样有利于反应中还原气体的传质,从而促使含碳球团的还原率随之提高。对影响含碳球团直接还原的因素如C/O摩尔比、还原时间、内配废塑料种类及其质量分数进行实验研究。实验结果表明:在实验设定条件下,含碳球团直径10mm,还原温度1 350℃,内配质量分数为4%的聚碳酸酯(PC)在还原时间6min时,球团孔隙率最高,达74%;此时还原率最高,达98.89%。含碳球团还原体系在反应过程中,内配一定比例的废塑料,可以缩短还原时间,降低还原温度,提高球团的还原效率。     

烧结半干法脱硫灰中亚硫酸钙氧化特性

针对烧结半干法脱硫灰中CaSO₃在不同反应条件下干热氧化的变化规律,研究了温度、气体中O₂含量与流速、钙类化合物、铁氧化物(Fe₂O₃)、水蒸汽含量与流速等对CaSO₃氧化的影响.结果表明：反应遵循阿累尼乌斯方程,在空气氛围,升温速度为10℃·min^–1的条件下,450℃、75 mL·min^–1的气体流速为经济性干热氧化的最佳工艺条件,水汽对CaSO₃氧化反应具有两面性;钙的氧化物对CaSO₃氧化反应通过抑制O₂^-、SO₃^-自由基的生成而抑制反应进行,3种钙类氧化物对CaSO₃氧化抑制作用从弱到强为：CaCO₃22;Fe₂O₃对CaSO     

含碳高硅矿球团在H2-H2O-N2和CO-CO2-N2气氛下还原过程研究

针对高炉炼铁节能减排的新要求,在H₂-H₂O-N₂和CO-CO₂-N₂气氛下研究碳复合团块的反应行为。通过化学分析法、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)分析了复合团块的成分、矿相及微观形貌,对CO-CO₂-N₂和H₂-H₂O-N₂气氛下碳复合团块的还原行为进行了分析,并建立了复合团块反应动力学模型。结果表明,在1 073、1 173、1 273、1 373 K温度下,复合团块在H₂-H₂O-N₂气氛下的还原度和碳气化率均高于CO-CO₂-N₂气氛。对2种气氛下含碳团块在1 273 K时的反应过程进行分析,XRD图谱表明,在H₂-H₂O-N₂气氛下反应20 min后,团块中...     

球团烟气脱硫除尘改造关键技术研发与应用

竖炉球团烟气以其成分复杂、温度低、SO₂质量浓度高、流量波动大等特点，对循环流化床脱硫工艺的流场分布提出了更高的要求。本文通过分析循环流化床的脱硫机理以及影响脱硫效率的因素，采用Fluent数值模拟方法，重点研究文氏管布置、塔内扰流环、除尘器导流板对循环流化床流场的影响；并结合某钢厂球团烟气改造实例，进行对比分析，验证仿真分析的可靠性。仿真结果表明：在脱硫塔烟气入口对称布置文氏管后，气流的速度偏差减小到5.70%;在塔内增加扰流环后，速度突变增加到9.80 m/s;在布袋除尘器入口增设导流板后，各分室的速度偏差减小到7.53%,上述改进均满足设计要求。项目投产后，球团烟气中SO₂、颗粒物质量浓度分别小于20、5 mg/Nm³,优于钢铁行业超低排放标准，并能长期稳定运行。