钒钛磁铁矿内配碳球团内部传热机理及试验研究

摘要

本论文研究的主要内容是钒钛磁铁矿内配碳球团内部传热机理及试验研究。通过对单个钒钛铁精矿内配碳球团内部传热机理及球团综合导热系数的测定及其影响因素的试验研究,来获得球团综合导热系数的测定结果,探明传热对还原进行程度的影响机理,并为提高钒钛铁精矿煤基直接还原料层传热效率提供理论依据。
　　针对影响单个球团内部传热的主要因素之一——综合导热系数为核心来分析其对单个球团内部传热机理的研究。本论文中所采用的主要设备是DDJ-50型电动液压制样机和DRS-Ⅲ导热系数测试仪。具体实施的方法:第一,通过对不同矿煤配比的钒钛铁精矿内配碳测试样在设定的几个不同热面温度下的综合导热系数的测定和不同压力成型的钒钛铁精矿内配碳测试样在设定的几个不同热面温度下的综合导热系数的测定,来分析钒钛铁精矿内配碳球团综合导热系数的变化。第二,选取一个合适的矿煤质量比和成型压力的试样M2,在设定的几个不同热面温度下得到的反应产物,取一部分反应产物采用XRD和Olypus偏光显微镜+大型岩相分析软件,分别对反应产物进行物相分析和微观形貌分析,利用化学分析对设定的几个不同热面温度下 M2试样的TFe和MFe的含量分析,从而计算其在设定的几个不同热面温度下的M2试样的金属化率。
　　通过以上的方法得出,在球团热面温度为773K~1273K温度范围内,不同矿煤质量比从100:15~100:30过程中的综合导热系数变化范围为:0.2143W/(m·K)~0.6855W/(m·K)。不同球团成型压力从20MPa~35MPa过程中的综合导热系数变化范围为:0.2208W/(m·K)~0.5146W/(m·K)。矿煤质量比和球团成型压力对球团综合导热系数的影响不是很大,主要是物相组成和孔隙率对综合导热系数的影响。
　　另外,为了对推导的单个球团内部传热的温度场分布数学模型的验证,自行设计了一套内配碳球团内部温度测试装置。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 钒钛磁铁矿资源特点及其分布

1.2 钒钛磁铁矿煤基直接还原工艺研究现状

1.3 含碳球团内部传热机理与还原关系的研究现状

1.4 课题意义、主要研究内容及创新点

2 钒钛铁精矿内配碳球团内部传热-还原过程的理论分析

2.1 钒钛铁精矿内配碳球团内部传热机理分析

2.2 钒钛铁精矿内配碳球团内部传热的数学描述

2.3 本章小结

3 球团综合导热系数与主要影响因素的关系试验研究

3.1 球团综合导热系数的主要影响因素选择

3.2 不同铁氧化物及金属铁在不同温度下的导热系数

3.3 钒钛铁精矿内配碳球团综合导热系数测定

3.4 本章小结

4 试验结果及分析

4.1 球团制备工艺参数对综合导热系数的影响

4.2 球团还原参数对综合导热系数的影响

4.3 金属化球团性能对综合导热系数的影响

4.4 本章小结

5 内配碳球团内部温度测试装置的设计研究

5.1 钒钛铁精矿内配碳预埋热电偶球团制备

5.2 球团内部温度测试装置的组成和作用

5.3 钒钛铁精矿内配碳球团加热-测温装置设计

5.4 本章小结

参考文献

附录A 模具零件图及其装配图

攻读硕士学位期间发表的论文、科研成果及获奖、成绩情况

致谢