DOC《Fe3O4内配石墨球团的还原动力学》

Fe3O4内配石墨球团的还原动力学 周兰花,伍维根,张树立,杨绍利 (攀枝花学院,四川攀枝花 617000) 摘要:开展了Fe3O4内配石墨球团还原试验,以考察球团的中温还原性.

设定温度950~1

100 ℃,时间低于35 min.并采用新建立的还原动力学方程(PKV方程)计算球团的动力学参数.结果表明:球团的还原能力随时间、温度的提高而增加,初始时间段及较低温度下增加幅度相对较大;

温度对球团的还原影响很大.球团在19 min前后的活化能分别为102.046 kJ/mol和86.872 kJ/mol.控制环节为界面化学反应,前19 min为碳的气化反应,后19 min为CO还原Fe3O4. 关键词:球团;

动力学;

直接还原 中图分类号:TF55 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2012)08-0000-00 Reduction Kinetics of Fe3O4-Graphite Mixed Pellet ZHOU Lan-hua, WU Wei-gen, ZHANG Shu-li, YANG Shao-li (Panzhihua University, Panzhihua 617000, Sichuan, China) Abstract:Experiments were carried out to investigate the reducibility of Fe3O4-graphite mixed pellets at a moderate temperature. The temperature was designed as 950~1

100 ℃ and the duration was shorter than

35 min. The kinetics parameters of pellets were calculated by means of the new kinetics equation (PKV equation). The results show that strengthening with the increase of time and temperature, the reduction degree of pellets rises more rapidly at a lower temperature in the beginning and temperature has great effect on pellet reduction. The activation energy of the mixed pellets is 102.046 kJ/mol and 86.872 kJ/mol respectively prior to and after

19 min. The controlling unit presents the carbon gasification reaction prior to

19 min and the reduction of Fe3O4 by CO after

19 min. Key words:pellet;

kinetics;

direct reduction 受投资大、能耗高、流程长、污染较严重、焦炭价格较昂贵等因素影响,传统高炉炼铁的发展受到了一定的限制[1].为克服高炉炼铁固有的缺点,人们已提出并开发了非高炉炼铁法,包括直接还原法和熔融还原法[2].直接还原法又分为气基法和煤基法两大类,在天然气缺乏的国家和地区,主要考虑煤基法[3].铁氧化物内配碳直接还原具有碳与氧化物接触紧密、反应动力学条件良好、还原速度快等优点[4-5].在攀西地区钒钛磁铁矿资源新技术的开发中,直接还原技术引起了人们极大的兴趣[6],但目前理论上研究较为薄弱.基于此,本工作开展Fe3O4内配石墨球团加热还原试验,以期为钒钛磁铁矿直接还原开发与利用提供理论依据.

1 试验 1.1 原料及球团的制备 试验使用的主要原料有分析纯Fe3O4和石墨.一方面考虑碳的燃烧损耗,另一方面考虑减少还原铁产品的渗碳,因此按84.9% Fe3O

4、15.1%石墨进行配料,然后添加少量水与PV粘结剂均匀混合,用液压机将混合料压制成球.试验前,各种原料、球团在110 ℃干燥24 h. 1.2 试验方法及球团还原度的确定 试验前将准备好的球团称重后放入自制的SiC坩埚内密闭.将准备好的坩埚置于加热到预定温度的电阻炉.坩埚刚放入时,炉内温度有所下降.待炉内温度重新升到预定温度时,开始计时.试验结束,取出坩埚并埋入煤粉中冷却,冷却后取出球团称重,同时分析残碳.用还原度()评价球团的还原程度,定义如下: (1) 式中:为球团还原失重,g;

为原始球团中碳含量,g;

为还原球团中碳含量,g;

为球团最大失氧量,即原始球团中铁氧化物含的氧量,g.