第10卷增刊1 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
转炉尘泥含碳球团还原动力学研究
丁银责"，王静松"，曾晖”，余雪峰"，杨慧贤"，薛庆国
(1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083：2.山东莱芜钢铁集团技术研发中心，山东莱芜271004)
Vol.10 Suppl. No.1
Apr.2010
摘要：在1473~1573K的Nz保护气氛下，通过还原失重实验研究了转炉尘泥所制含碳球团的还原特性。结果表明，还原得到的金属化球团全铁(TFe)在67%以上，金属化率(re)在72%以上，可以作为高炉冶炼的原料：转炉尘泥所制含碳球团在0~100s时间内，反应分数受温度影响较小，在100s以后，受温度的影响逐断增大，温度越高其值越大，转炉污泥球团还原反应分数随温度的变化更明显，反应结束时闻在500s左右，比转炉细灰球团要早大约100s.含碳球团还原速度可由Mckwan方程所表达，还原速度由界面或局部反应控制。根据Arrhenius方程可以计算得出转炉细
灰含碳球团的还原反应活化能为74.64kJ/mol，转炉污泥含碳球团的还原反应活化能为77.48kJ/mol. 关键词：转炉尘泥：含碳球团：还原速度；活化能
中图分类号：TF556
1
前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)S1-0073-05
2008年我国钢铁产量超过5亿t，钢铁企业粉尘的产生量为钢产量的8%~12%，我国钢铁企业每年粉尘的
含碳球团在高温条件下的直接还原反应涉及到铁
氧化物的还原、碳的气化及伴随其它副反应的发生，过程复杂。已有许多学者对含碳球团高温加热反应机理进行了研究[-]，其自还原机理已得到共识，即铁氧化物和作为还原剂的碳紧密接触而发生下式(1)中的直接还原反应，产生的CO气体再和铁氧化物进行式(2)所示的间接还原反应，反应产生的CO2参与式(3)所示的碳的气化反应，随着反应的进行，碳和铁氧化物不再紧密接触，则还原由式(2)，(3)所组成.在含碳球团还原过程中可能的控速环节为：气相扩散[8-11]、碳的气化应[12]、界面或局部反应(13)等
Fe,O,(s)+xC(s)=xFe(s)+(yx)CO2(g)+(2xy)CO(g),
Fe,O,(s)+yCO(g)=xFe(s)+yCO(g)
xC(s)+xCO,(g)=2xCO(g).
(1)(2)(3)
产生量为5000万t左右[14,15]，这些粉尘含有的铁、碳、锌、钾和钠等有用元素，将冶金粉尘配如还原剂制成含碳球团，经过转底炉直接还原工艺处理得到金属化球团，可以考虑作为高炉冶炼的原料。
本工作主要研究了由莱芜钢铁公司炼钢厂的转炉细灰和转炉污泥所制含碳球团，在1473~1573K的N 保护气氛条件下的还原过程。通过测定含碳球团在不同温度下的失重速率，得到不同温度下球团还原过程变化情况，并根据不同条件下还原反应速度推算反应的活化能，为利用转底炉直接还原工艺处理钢铁厂粉尘提供理
论依据。 2
实验
2.1实验原料及球团制备
实验所用的原料为转炉细灰、转炉污泥和石墨粉原料主要化学成分如表1所示，
表1不同原料的主要化学成分
Material BOF fins ash BOF sludge Graphite powder
Sample BOF fine ash BOF sludge
TFe 52.30 58.19
Table1 MFe 2.48 6.43
Chemical composition of different materials (%)
Feo
sio,
Fe,O,
Cao
53.84 7.75
15.59 59.58
2.37 1.98
6.52 10.28
Mgo 1.05 3.47
表2转炉尘泥的堆比重、粒度组成和比表面积
Bulk density.particle size composition and specific surfacearea
Table2
Bulk density (t/m’)
0.778 1.442
Xio(μm) 1.219 0.631
Xxo(μm) 2.822 1.207
Xe(μm) 6.538 2.508
AlO 0.79 1.83
c 1.52 1.65 99.9
Specific surface area (m/em)
1E0'E 6.521
收稿日期：2009-08-22，修网日期：2009-12-16
作者第介：丁银贵(1981-)，男，河北省石家庄市人，博士研究生，主要研究方向为资源综合利用等，E-mail:dyg_6800@163.com
万方数据