直接還原鐵是一種優(yōu)質(zhì)的煉鋼原料,其成分穩(wěn)定,有害雜質(zhì)元素含量低,可以作為電爐煉鋼的原料和轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑。盡管中國的天然氣資源有限,不足以用來規(guī)模發(fā)展直接還原鐵工業(yè),但可以充分利用煤中的碳?xì)浠衔镔Y源,將其高效改質(zhì)成富氫多元還原氣,進(jìn)而生產(chǎn)直接還原鐵,并實現(xiàn)二氧化碳的減排。本文以鐵精礦為研究對象,利用熱重法,進(jìn)行多組元富氫氣體直接還原實驗研究。論文首先通過熱力學(xué)計算了改質(zhì)焦?fàn)t煤氣直接還原鐵礦石流程中的鐵氧化物還原與碳沉積條件,理論分析了碳沉積的熱力學(xué)條件(碳活度、反應(yīng)溫度與含碳析出相組成等)。之后,通過研究單一氣體(H2與CO)和富氫混合氣體直接還原鐵礦石,獲得氣體還原鐵礦石物相轉(zhuǎn)變規(guī)律,并進(jìn)行了動力學(xué)分析。針對鐵礦石還原過程的碳沉積問題展開了相關(guān)研究,并對礦石的破碎現(xiàn)象進(jìn)行了機(jī)理解釋。在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型,以改質(zhì)焦?fàn)t煤氣為氣源,對豎爐還原部分進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過熱力學(xué)計算分析了鐵氧化物還原過程中的氣體成分、氣體利用率、氣體用量等參數(shù)。計算了 C-H-O平衡體系下石墨的析出線與Fe3C的生成線。結(jié)果表明,以焦?fàn)t煤氣為氣源進(jìn)行直接還原鐵生產(chǎn)的碳沉積不可避免。對于鐵基材料,計算了 CO-...

【文章頁數(shù)】：170 頁

【學(xué)位級別】：博士

本文編號：3877218