焦炉煤气直接还原铁矿石动力学研究

论文摘要

气基直接还原铁工艺是世界直接还原工艺的主要方向，本实验目的是研究配置不同氧化度的焦炉煤气对球团铁矿石的还原度和还原速率的影响,并在此基础上进行动力学的研究.本论文的研究工作，为气基直接还原过程的实际生产提供了基础信息和理论依据，具有重要的应用前景。实验采用三段式竖炉还原设备，配置的不同氧化度煤气对球团铁矿石进行还原，由电子测重仪测量还原过程的失重量，再通过计算机记录数据并使用软件绘出还原过程曲线。用还原失重法研究焦炉煤气（CO+H2+H2O+CH4混合气体）条件下球团矿还原失氧规律。通过对实验数据的分析，得出随着氢气量的增加，还原速率、还原度和金属化率增大，当氢气含量达到68%时，还原度为90.79%，金属化率为86.17%。当还原气体的氧化度为0.087时，还原度和金属化率分别为91%和86.5%，达到最大值。当还原气体氧化度小于0.087时，还原度和金属化率随着氧化度的增加而增加；还原气体氧化度大于0.087时，还原度和金属化率随着氧化度的增加而减少。在同一还原气体条件下，随着试验温度的升高，还原度和还原速率都是增大的。还原反应进行到一定程度后，还原度达到稳定值，随着还原时间的延长，还原度不再增大。还原的最佳条件是：900℃下，氢气含量为68.3%，还原气体的氧化度为0.087。研究结果表明：在同一还原气体条件下，不同还原温度下的内扩散阻力大小顺序为：900℃>850℃>800℃>750℃；不同还原温度下的界面化学反应阻力大小顺序为：800℃>750℃>850℃>900℃。在试验温度为900℃时，内扩散阻力迅速增大，并占据了主导地位。所以，在高温还原时，还原过程中内扩散阻力起到了决定性的作用。各个还原条件下的界面化学反应阻力与内扩散阻力都随着还原度的增大而增大。同一实验温度下，焦炉煤气还原球团矿时内扩散阻力最大；含H2为68.3%的还原气还原球团矿时界面化学反应阻力最大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 直接还原铁概述
• 1.1.1 世界直接还原铁的发展及现状
• 1.1.2 我国直接还原铁的发展及现状
• 1.1.3 直接还原铁的工艺
• 1.1.4 直接还原铁工艺技术发展前景
• 1.1.5 发展直接还原铁的意义
• 1.2 研究的背景及意义
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 研究意义
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方案
• 2.4 实验条件
• 2.5 实验步骤
• 3 实验结果及分析
• 3.1 实验数据
• 3.2 金属化率的计算
• 3.3 数据处理
• 3.4 结果分析
• 3.4.1 还原气成分对还原度和还原速率的影响
• 3.4.2 温度对还原度和还原速率的影响
• 3.4.3 氧化度对还原度和金属化率的影响
• 3.4.4 氢气含量对还原度和金属化率的影响
• 3.5 还原前后球团矿显微结构分析
• 3.5.1 原矿
• 3.5.2 还原后球团矿
• 3.6 直接还原热力学分析
• 3.7 直接还原铁过程的动力学分析
• 3.7.1 直接还原铁过程的反应控速环节的确定
• 3.7.2 直接还原铁过程的动力学模型
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢