热压含碳球团还原特性的实验研究

摘要

当前，高炉炼铁面临着高产、低耗、低污染的巨大挑战。因此，一些革新的高炉炼铁技术已被提出或实际应用。热压含碳球团是具有热塑性的煤与含铁物料的热压产物，具有还原性高、高温强度好、原料适应性强等优点。开发适合我国原燃料条件的热压含碳球团生产及应用技术，对促进我国炼铁技术水平的进步意义重大。然而迄今为止，我国对热压含碳球团及其还原特性的研究却很少。
　　 为了研究热压含碳球团还原行为，揭示其还原特性和还原规律，得出还原过程的还原速率方程和限制性环节，为炼铁新工艺提供工艺参数和理论基础，本文重点研究了热压含碳球团在N2气氛下自还原动力学及温度、孔隙率、配煤粒度和配碳量对热压含碳球团的影响，并对热压含碳球团与氧化球团还原性能进行了对比性实验。实验结果表明：
　　 (1)得出热压含碳球团自还原还原率R的计算式为：
　　 (2)运用“多孔物料反应模型”描述热压含碳球团的自还原过程。在传热条件一定的条件下，在900～1150℃时，热压含碳球团自还原过程的两个阶段均处于碳气化反应、铁氧化物界面还原反应、气体通过还原产物层内扩散环节的混合控制；
　　 (3)温度对热压含碳球团还原影响显著，相同气氛下温度越高，还原速率越快。另外，中低温时气氛明显影响热压含碳球团的还原，而高温时气氛的影响趋于减小；
　　 (4)在一定范围内，减小孔隙率、细化热压配煤粒度、增加配碳量有利于加速热压含碳球团的还原；
　　 (5)中高温条件下，热压含碳球团的还原性能优于氧化球团。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 研究内容

第2章 文献综述

2.1 概述

2.2 含碳球团

2.2.1 含碳球团的发展

2.2.2 冷固结含碳球团

2.2.3 热压含碳球团

2.3 炼铁原料还原性

2.3.1 还原性定义

2.3.2 间接还原与直接还原

2.3.3 还原过程及其限制环节

2.3.4 还原速度影响因素

2.4 热压含碳球团的还原性

2.4.1 热压含碳球团还原速度影响因素

2.4.2 热压含碳球团还原动力学研究

第3章 研究方案

3.1 实验内容和步骤

3.1.1 反应气氛和温度对热压含碳球团还原的影响

3.2.2 热压含碳球团自还原动力学实验研究

3.2.3 物性对热压含碳球团还原性能影响的实验研究

3.2 试样

3.2.1 实验用原料

3.2.2 热压含碳球团试样准备

3.3 实验设备

3.4 热压含碳球团还原率计算公式

3.4.1 热压含碳球团还原率计算公式的推导

3.4.2 热压含碳球团还原率计算公式的验证

第4章 热压含碳球团还原动力学实验研究

4.1 热压含碳球团自还原特点

4.1.1 温度对热压含碳球团还原过程的影响

4.1.2 热压含碳球团自还原的两阶段性

4.2 热压含碳球团自还原限制环节解析

4.2.1 还原机理和理论分析

4.2.2 碳的气化

4.2.3 界面还原反应

4.2.4 内扩散

4.3 反应气氛对热压含碳球团还原的影响

4.3.1 100%N2气氛下热压含碳球团的还原

4.3.2 100%CO气氛下热压含碳球团的还原

4.3.3 50%CO～50%CO2气氛下热压含碳球团的还原

4.3.4 相同温度下气氛对热压含碳球团还原的影响

4.4 小结

第5章 物性对热压含碳球团还原性能影响的实验研究

5.1 孔隙率的影响

5.2 配煤粒度的影响

5.2.1 配煤粒度对热压含碳球团还原析出气体的影响

5.2.2 配煤粒度对热压含碳球团还原速率的影响

5.3 配碳量（FC/O比）的影响

5.3.1 FC/O变化对还原析出气体的影响

5.3.2 FC/O变化对热压含碳球团还原速率的影响

5.4 热压含碳球团与氧化球团还原性能的比较

5.5 小结

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的论文