鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量冶金塵泥，含有Fe、C等有用成分。據(jù)生產(chǎn)對原料具體要求將塵泥進(jìn)行混合配料成型制成含碳球團(tuán)，能充分利用有用成分，達(dá)到高效節(jié)能環(huán)保的要求。本文在含碳球團(tuán)還原動力學(xué)研究基礎(chǔ)上，以高爐瓦斯灰和轉(zhuǎn)爐污泥兩種典型冶金塵泥為原料，對制備的冶金塵泥含碳球團(tuán)進(jìn)行還原試驗(yàn)研究。 針對含碳球團(tuán)還原反應(yīng)在球團(tuán)內(nèi)部各處同時進(jìn)行的特點(diǎn)，采用相繼發(fā)生動力學(xué)模型用于含碳球團(tuán)還原動力學(xué)研究。假設(shè)反應(yīng)過程建立準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方程、球團(tuán)內(nèi)部溫度均勻、為一級不可逆反應(yīng)、球團(tuán)中同種微粒半徑相同、擴(kuò)散不是反應(yīng)限制環(huán)節(jié)，進(jìn)行適用于含碳球團(tuán)還原的相繼模型動力學(xué)推導(dǎo)并得出不同限制性環(huán)節(jié)的速率方程表達(dá)式。碳?xì)饣癁橄拗骗h(huán)節(jié)時，速率方程為v S kC (AF eO)(AF eOr FeO)FFeO1FeO1CO FeO1AF VCOC kC FeO FeO界面化學(xué)反應(yīng)為限制性環(huán)節(jié)時，速率方程為v S。從還原k C A ACO2FeO (C V)(C rCF V)FC1C2k2CCC C C開始到反應(yīng)結(jié)束限制環(huán)節(jié)依次為碳?xì)饣刂�、混合控制和界面化學(xué)控制。 在確定原料物理化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上，將塵泥壓制成C/O=0.9和C/O=1.1兩種球團(tuán)并分別在1240℃、1270℃和1300℃下進(jìn)行還原，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，確定出還原反應(yīng)限制環(huán)節(jié)臨界值P的影響因素以及關(guān)聯(lián)量即反應(yīng)度R，并通過局部擬合求出活化能，以活化能和P值進(jìn)行限制性環(huán)節(jié)分析，得出不同限制性環(huán)節(jié)P的臨界值及對應(yīng)速率表達(dá)式：當(dāng)P≤0.35時還原過程由碳?xì)饣刂�，此時反應(yīng)度R=1-e-(11.79-21630/T)t；當(dāng)0.35P≤1.02時，還原過程受碳?xì)饣徒缑婊瘜W(xué)反應(yīng)混合控制，反應(yīng)過程復(fù)雜；當(dāng)P1.02時，還原過程由界面化學(xué)反應(yīng)控制，反應(yīng)度R=1-(1-e-31433/T+17.03t)3。 C/O與溫度變化對還原效果的影響及反應(yīng)速率的變化規(guī)律為：在試驗(yàn)設(shè)定的兩個C/O條件下還原效果相當(dāng)；溫度越高還原效果越好，1240℃時，還原率和金屬化率分別為68.6%和70.8%，1300℃時還原率與金屬化率可達(dá)90%以上。還原反應(yīng)速率分析結(jié)果表明，反應(yīng)限制環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化時間對應(yīng)的反應(yīng)速率變化最大。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF046.6;TF01
【部分圖文】：

圖 1.3 還原的相繼模型通過煙氣分析儀測定在反應(yīng)過程中的氣體成分發(fā)現(xiàn)含碳球團(tuán)的還原反應(yīng)中產(chǎn)的氣體既有 CO 也有 CO2的產(chǎn)生，在含碳球團(tuán)的還原過程中涉及到多個反應(yīng)參，主要有鐵氧化物的還原與碳的氣化反應(yīng)，且反應(yīng)不分先后，同時發(fā)生交錯進(jìn)

轉(zhuǎn)爐污泥的物理化學(xué)組成、形貌、尺寸及分布的檢測和分析。在分析前需按照SEM/EDS 的分析要求對試樣進(jìn)行制樣。高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐污泥的 SEM/EDS 照片及對應(yīng)各物相名稱如圖3.2所示。Fe2O3Al2O3、MgOCaO、SiO2Al2O3、SiO2C（a）高爐瓦斯灰FeCaOFeOFe2O3SiO2、MgO、CaOFeO（b）轉(zhuǎn)爐污泥圖3.2 冶金塵泥 SEM/EDS 照片

球團(tuán)壓制成型是指將原料置于成型模具中并通過壓力試驗(yàn)機(jī)添加單一的軸向壓力進(jìn)行壓制，從而使物料成為一定形狀壓坯的過程。壓球所用的試驗(yàn)設(shè)備為YES-2000型數(shù)字顯示壓力試驗(yàn)機(jī)，如圖3.3(a)所示。壓樣所使用的模具如圖3.3(b)所示，壓制成型后的球團(tuán)尺寸為 30×20mm 扁圓球，成型所用壓力為 75KN。壓制成型后的球團(tuán)如圖 3.3(c)所示。(a)壓力試驗(yàn)機(jī) (b)球團(tuán)壓樣模具 (c)成型的球團(tuán)圖 3.3 試驗(yàn)設(shè)備及成品3.3.2 還原試驗(yàn)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2834588