赤铁矿粉在H_(2)气氛中闪速还原过程的数值模拟

摘要

为了考察赤铁矿粉在不同反应条件下的闪速还原行为,基于欧拉-拉格朗日方法建立了描述赤铁矿粉在氢气气氛中闪速还原过程的数学模型。通过数值计算获得了反应器内气粒两相的温度分布、速度分布以及颗粒运动轨迹,并对赤铁矿粉在反应器中的闪速还原过程进行了分析,考察了炉温、氢气体积分数、粒度等操作条件对闪速还原行为的影响。结果表明,当炉温不高于1550 K时,赤铁矿粉在运动过程中经历了升温、热分解和气-固还原反应;当炉温高于1550 K时,赤铁矿粉还会发生气-液还原反应且该反应区域随着炉温和氢气体积分数的升高而增大。当氢气体积分数为40%时,炉温每升高150 K,粒度为53~64μm的赤铁矿粉在0.5 m反应区内的最终还原度提高约40个百分点。模型的建立为闪速还原炼铁技术的开发提供了理论指导。