烟煤包覆磁铁矿粉的还原行为分析

为了抑制铁矿粉在流化态还原过程中发生粘结失流,采用了烟煤包覆磁铁矿粉的方法。针对还原过程中矿粉形貌研究了烟煤包覆磁铁矿粉的还原行为,对不同温度下烟煤包覆磁铁矿粉的还原试样进行了SEM、EDS、XRD表征,并进行了对比分析。结论证实了升温可以有效提高固体碳与铁矿粉的反应进程,以及烟煤碳包覆磁铁矿粉可以有效地抑制铁晶须的生成。     

碳包覆钒钛磁铁矿粉非等温还原动力学

为了准确探究钒钛磁铁矿粉碳还原反应的动力学，试验采用水热法，在不添加任何改性剂的情况下，以葡萄糖为碳源制备出了碳包覆钒钛磁铁矿粉，并利用高温综合热分析仪分别测量了5、7.5、10、12.5、15 K/min五种不同升温速率下的碳包覆钒钛磁铁矿粉的升温失重曲线。结合FWO公式和Coats-Redfern(CR)公式计算试验数据，进而计算碳包覆钒钛磁铁矿粉的动力学相关参数。结果表明：在一定温度区间内碳包覆钒钛磁铁矿粉的失重率与碳包覆量和升温速率成正比，此反应中的活化能约为73.533 kJ/mol,其反应机理是三级化学反应的模型。     

碳包覆磁铁矿粉非等温还原反应动力学

采用机械研磨的方法对磁铁矿粉进行碳包覆,在10 K/min的升温速率下分别对研磨时间为15、45、75、105 s的矿粉进行了差热分析;选用研磨时间为105 s的矿粉,在升温速率分别为5、10、15、20 K/min的条件下研究了包覆矿粉的失重变化规律,并采用FWO法和Coats-Redfern法对试验数据进行了分析处理,得到碳包覆磁铁矿粉的相关反应动力学参数。结果表明,在一定范围内碳包覆磁铁矿粉的失重与温度和研磨时间成正比。碳包覆磁铁矿粉发生固固反应的初始活化能为337 kJ/mol,反应模型为三维扩散模型,反应模型函数是。     

生物质碳包覆球状纳米氧化铁非等温还原动力学

采用水热法,以九水硝酸铁和尿素为原料成功制备出球状纳米氧化铁。以生物质葡萄糖为碳源,采用水热炭化法制备了碳包覆球状纳米氧化铁。在N₂气氛下使用高温综合热分析仪测量了不同升温速率下的TG-DTA曲线,通过Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法相互验证确定碳包覆纳米氧化铁还原的动力学参数。结果表明：包覆生物质碳与纳米氧化铁在180℃就可以发生反应,降低了还原温度,反应活化能约为79.48 kJ/mol,反应模型为三维扩散模型。     

钒钛磁铁矿固态直接还原的动力学研究

在温度为1 100~1 350℃及惰性气体保护条件下,对钒钛磁铁矿进行了等温直接还原试验,研究了还原温度、时间等还原条件对还原速率和金属化率的影响。结果表明:在温度为1 150~1 350℃时,初始30 min的还原速率高,之后还原缓慢;动力学分析结果表明,在温度1 100~1 350℃,钒钛磁铁矿内配碳直接还原反应受三维扩散控制。     

碳包覆不同形貌纳米铁氧化物的还原分析

为了抑制铁矿粉在还原过程中铁晶须的生长,采用水热炭化法对球状、棒状2种不同形貌的纳米氧化铁进行了碳包覆,并用热重法对碳包覆铁氧化物的还原行为进行了研究.同时,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了铁氧化物、碳包覆铁氧化物还原后样品的形貌.结果 表明,与普通铁矿粉相比,纳米氧化铁还原温度大幅降低;升温速率越小,越...     

1173～1473K下鲕状赤铁矿石墨还原动力学研究

采用热重法研究了1 173～1 373 K下鲕状赤铁矿的石墨还原动力学。研究了温度对还原度和还原速率的影响,采用不同固相反应机理函数对反应过程进行拟合,分析了不同还原阶段反应限制性环节,并对还原样品进行了XRD、SEM和EDX表征分析。结果表明,随着温度增加,还原度和还原反应速率增加,随着还原度增加,还原反应速率先增加后降低;在1 173～1 273 K和1 273～1 373 K两个阶段,反应过程分别符合界面化学反应1-(1-α)~(1/3)和杨德模型[1-(1-α)~(1/3)]~2,对应的表观活化能分别为60.657 kJ/mol和301.662 kJ/mol,反应的限制环节分别为界面化学反应和固态扩散;还原样品的物相组成和微观形貌分析结果与前述反应动力学机理分析结果相符合。     

溶胶凝胶-碳热还原法制备Si_3N_4纳米粉末

以硅溶胶为硅源,有机碳为碳源,有机氮和氮气为氮源,先采用溶胶-凝胶法制备前驱体,然后进行碳热还原制备Si3N4陶瓷纳米粉体.主要研究了硅碳比、反应温度、氮气流量、保温时间等工艺因素对氮化硅粉体生成的影响.碳热还原制备Si3N4纳米粉体的最佳工艺条件为:碳硅比(摩尔比)为3.5: 1,氮气流量为3L/min,煅烧温度为1 500℃,保温时间2h.在以上最佳工艺条件下,可制备出纯的Si3N4纳米粉体,其中α-氮化硅为90.8%,β-氮化硅为9.2%,平均粒径为43.82nm.     

废塑料-无烟煤混合还原剂球团还原动力学

废塑料污染日益严重,处理困难。为实现热塑性薄膜废塑料的资源化利用,本文将废塑料与无烟煤混合,通过低温热处理粒化制得铁矿含碳球团直接还原用混合还原剂;并进行1 050、1 100、1 150、1 200℃下混合还原剂和无烟煤两种球团的还原试验,对比两种还原剂球团在不同温度下还原行为的差异;进一步利用动力学模型分析两种还原球团的控速环节,并计算出还原反应活化能。结果表明:温度对两种还原剂球团的还原行为影响显著,温度与还原度呈正相关;在同一温度下,混合还原剂球团能提前到达铁矿粉的还原终点;两种还原剂球团的控速环节均为碳的气化反应控速;混合还原剂-铁矿粉球团的活化能为287.91 kJ/mol,小于无烟煤-铁矿粉球团的活化能(308.98 kJ/mol),证明混合还原剂可有效降低含碳球团的还原难度。     

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。     

混煤及富氧措施提高喷煤量的试验研究

高炉喷煤是降低高炉炼铁生产成本的重要措施之一,根据某高炉现场原料在实验室条件下的煤粉燃烧性试验,以现场煤种、粉气比的煤粉燃烧率为基准,考察了烟煤配比、富氧对煤粉燃烧率的影响,试验结果表明：4种无烟煤中,S2煤是最佳混合喷吹的无烟煤;增加烟煤配比和采用富氧措施,可使煤粉的燃烧率提高 。当S1和S2混合煤中烟煤S1配比为67%,富氧3%时,喷煤比可比基准提高37 kg/t(HM)。     

不锈钢尘泥球团煤基直接还原动力学

摘要：研究了不锈钢尘泥球团在温度分别为1100、1150、1200、1250℃时的煤基直接还原反应动力学。采用随机成核和随后生长、化学反应控制、相界面反应和n（n=1、2、3、4）维扩散模型及其相应动力学机制函数对反应过程进行拟合,并结合X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）等手段对不锈钢尘泥球团煤基直接还原过程的物相组成、显微结构及元素分布进行表征和分析。研究结果表明：反应初期铁氧化物还原速率较快,随后逐渐减慢,当反应至40min后,反应趋向于平衡。在1100~1250℃温度范围内反应遵从随机成核和随后生长及A1(α)=-ln(1-α)机制函数,碳的气化反应和界面化学反应是尘泥球团煤基直接还原反应的限制性环节,该反应活化能E为47.423kJ/mol,线性相关系数为0996。     

一步法合成碳氮化钒的动力学研究

通过三氧化二钒和碳的热重实验,发现三氧化二钒的碳热还原氮化过程可分为两个不同的反应阶段.反应过程存在多个吸热反应,并且不同的反应存在相当程度的重合.根据TG/DTG曲线,通过动力学分析方法得出三氧化二钒的碳热还原氮化反应的不同阶段的反应表观活化能Ea(1170～1340 K:Ea=205.46 kJ·mol-1;1340~1410 K:Ea=465.27 KJ·mkl-1)、频率因子A及动力学速率方程,反应符合反应控制机制(Rn模型).     

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.     

铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学

采用非等温热重的方法,在30% CO+70% N₂(体积分数)气氛下,以10 K·min-1升温至1123 K的过程中,比较了铁酸钙与赤铁矿的逐级还原过程及其还原动力学.结果表明:铁酸钙和赤铁矿开始还原温度分别为873 K和623 K;由反应速率与反应度的关系及分阶段X射线衍射物相分析发现,铁酸钙还原过程为两段式反应(CaO·Fe₂O₃→2CaO·Fe₂O₃→Fe),而赤铁矿还原过程为传统的三段式反应(Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe).通过Freeman-Carroll法计算得知铁酸钙和赤铁矿的还原平均活化能分别为49.88和43.74 kJ·mol-1;铁酸钙还原过程符合随机成核随后生长模型,动力学模式函数为Avrami-Erofeev方程,其积分形式为[-ln (1-α)]n;而赤铁矿还原过程动力学机理分为两部分,在还原度α为0.1~0.5时,为三级化学反应模型,模式函数积分形式为1-(1-α)3;在α为0.5~0.9时,符合二维圆柱形扩散模型,动力学模式函数为Valensi方程,其积分形式为α+(1-α)ln (1-α).      

两段碳还原MoO3反应产物的成分研究

采用石墨粉为碳源分两段还原MoO3粉末,通过对各阶段产物的XRD、FESEM和EDS分析表征,初步探讨还原过程中可能的反应历程。结果表明,Mo4O11可能是碳还原MoO3为MoO2过程中的过渡相;经650℃和1 250℃各还原1h后,MoO3粉末可被碳较充分地还原成结晶度较高、粒径均匀的金属钼粉,且产物中存在少量的副产物α-Mo2C。     

氧化铁皮非等温碳热还原动力学研究

采用热分析动力学方法，研究了不同升温速率条件下氧化铁皮的非等温碳热还原动力学，采用Flynn-Wall-Ozawa法和?atava-?esták法计算了反应动力学参数中的活化能，确定了反应机制函数。结果表明，随着升温速率的增大，反应的起始温度逐渐增加。当升温速率为15 K/min，反应起始温度为950℃左右，还原反应进行的最彻底，还原率几乎接近1。当还原反应进入平台期时，还原率不再随温度的变化而改变。用Flynn-Wall-Ozawa法计算的活化能为377.29 kJ/mol，碳的气化反应、化学界面反应和内扩散均在碳热还原过程中起限制作用。A_3/2是氧化铁皮碳热还原的机制函数，并根据得到的动力学参数建立了非等温还原模型，函数为g(α)=[-ln (1-α)]^2/3和f (α)=3/2(1-α)[-ln (1-α)]^1/3。     

鞍钢高炉喷煤优化搭配研究

为了优化鞍钢高炉喷吹燃料结构,进行了烟煤和无烟煤的配煤实验.通过研究各实验方案中混煤的基础性能和工艺性能,得出烟煤和无烟煤都不宜单独喷吹;无烟煤的配加能够有效提高混煤的发热值,烟煤中挥发分的析出会促进无烟煤中固定碳燃烧,提高烟煤添加比例可以有效降低混煤着火点,并提高混煤燃烧性能.兼顾发热值和燃烧性能,选择最优化搭配60％金帛湾烟煤+40％阳泉无烟煤和53％金帛湾烟煤+47％张台子无烟煤两种方案进行高炉喷吹,其中前者进行高炉喷吹时的效果要优于后者.     

煤种对含煤球团还原速度的影响

研究了在１２２３￣１４７３Ｋ的氮气氛中３种不同挥发分煤粉的粒度、铁精矿粉粒度、温度及碳－氧摩尔比对含煤球团还原速度的影响。发现降低煤粉或铁精矿粉粒度，提高温度或碳－氧摩尔比可提高含煤球团的还原速度，且这４种因素对还原速度的影响程度随煤种挥发分的降低而增大。分别采用以碳气化反应、气相内扩散、界面反应为控制环节而得出的表达含煤球团反应过程的速度方程处理本研究数据，发现３种速度方程（４种表达形式）均能较     

含钛铌铁精矿含碳球团直接还原试验研究

用含钛铌铁精矿粉和无烟煤作为原料,在实验室条件下,系统研究了碱度、还原温度、还原时间、配碳量(C/O摩尔比)等因素对含钛铌铁精矿含碳球团还原过程的影响。研究结果表明,当调整碱度R=1.0,碳氧比C/O=1.0,还原温度为1 100℃,还原时间为20 min时,其金属化率达到86.31%,还原效果较好。本文可为含钛铌铁精矿转底炉煤基直接还原工艺的开发提供参考。