论文部分内容阅读
针对传统高炉炼铁投资大、能耗高、流程长的缺点，拟开发直接使用非焦煤还原铁矿石粉的短流程节能炼铁新工艺。本文针对新工艺流程中菱铁矿粉悬浮预热预还原过程开展基础研究工作，以两种不同产地菱铁矿和氧化铁粉为原料，研究了CO2浓度和粒径对菱铁矿热分解动力学的影响及模拟悬浮态下铁矿粉的还原动力学及特性。研究结果表明：1.不同CO2浓度下，菱铁矿石的热分解反应机理均符合随机成核和随后生长模型，反应机理函数为G(a)=[–ln(1–α)]n，CO2浓度越高，菱铁矿石热分解的反应级数n、表观活化能E0和lnA均成增加趋势，反应级数的变化范围为1~4，活化能E的范围为220.15~1365.2kJ/mol，指前因子lnA的范围为11.25~169.71。此外菱铁矿石热分解反应的活化能与气氛中的CO2浓度呈幂指数增加关系：E55.167Cco0.694602。2.菱铁矿粒径大小是影响其热解动力学的重要因素之一，颗粒粒径小于1.6mm条件下，粒径大小对其热解的活化能几乎没有影响，菱铁矿的粒径分布在30~224um区间内时，热解过程符合化学反应模型F1,而当颗粒粒径分布在400~500um和900~1600um区间时,菱铁矿的热解分别表现为相边界反应的收缩球体机理模型R3和收缩圆柱体机理模型R2。3.模拟悬浮态下，850~1050℃范围内，不同温度不同浓度CO条件下恒温还原氧化铁和菱铁矿微粉时，还原速率在初始阶段均迅速达到最大值，随后快速下降趋于平缓。温度对产物还原度的影响小于还原气浓度的影响。4.模拟悬浮态下，850~1050℃范围内，CO还原氧化铁微粉反应经历三个阶段，第一阶段还原过程（Fe2O3→Fe3O4）符合随机成核随后生长模型，第二阶段还原过程（Fe3O4→FeO）是化学反应控制，第三阶还原过程（FeO→Fe）属于扩散模型。