第10卷第1期 2010年2月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
热压含碳球团自还原过程限制性环节的实验研究
储满生，王兆才，柳政根，吕继平(东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)
Vol.10 No.1 Feb.2010
摘要：在传热条件一定的前提下，于9001150℃反应温度范围内进行了热压含碳球团的自还原实验通过分析热压含碳球团还原失重和产物气体的变化规律，阐述了热压含碳球团的自还原机理。结果表明，热压含碳球团的自还原可用多孔物料反应模型进行描述。整个过程分为两个阶段，第一阶段还原速率明显大于第二阶段。在本研究条件下，
热压含碳球团自还原过程两个阶段的限制性环节均为气体通过还原产物层的内扩散关键词：热压含碳球团：限制性环节：自还原；还原动力学
中图分类号：TF557 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)01-0121-06
提供理论基础
热压含碳球团(CarbonCompositeIronOreHot Briquette，CCB)是具有一定粘结性的煤与铁矿粉及熔剂的热压产物(1-3)，与冷固结含碳球团及其他炼铁原料相比，热压含碳球团为新型优质炼铁原料[2]，具有更好的冶金性能，最突出的是高温强度及还原性能.由于热压含碳球团自身带有还原剂，煤粉与矿粉颗粒紧密接触，还原反应的动力学条件得到了显著改善，而且热压含碳球团内存在碳气化和铁氧化物还原反应的耦合效应[3.4], 使整个还原过程变得更为复杂
铁矿含碳球团的自还原过程非常复杂，一般认为主要由碳气化、外扩散、内扩散和界面还原反应等环节组成围，前人对含碳球团还原过程动力学进行了大量研究，不同的研究者根据自己的研究结果建立了不同的还原动力学方程，得出了各自条件下的还原限制性环节，但都具有一定的局限性，如有的研究[5]忽略了内扩散控制环节，有的研究(67)未将外扩散和内扩散加以区分，有的研究[8]仅是定性分析碳的气化反应为限制性环节
本工作对热压含碳球团还原动力学行为进行更深入的研究，通过分析还原失重及产物气体的变化规律，综合考察了碳气化、界面还原反应和内扩散等可能的限制性环节，以更全面揭示热压含碳球团的还原特性和还原规律，阐述其还原机理，为热压含球团应用于炼铁
2
实验
2.1原料制备
实验所用热压含碳球团是由棉花堡铁精矿粉和七台河烟煤煤粉按一定FC(固定碳)/O摩尔比均匀混合后在一定温度下热压成型的团块，每个球团重约7.0g，尺寸21mm×19mm×13mm.热压工艺流程示于图1.实验过程中为消除热压含碳球团中挥发分对还原失重的影用，在还原实验开始前将热压含碳球团进行适当预处理，试样的成分见表1，其中MFe代表金属铁
Eine,gcoal
oo Mixing Heating Hot briquetting
Eux
Heattreatment
Carbon composite iron ore hot briquette
图1热压工艺流程
Fig.1 Flowchart of hot briquetting process
表1实验用热压含碳球团试样的成分
Table1
Component Content (%, α)
2.2实验方法和装置
TFe 51.91
Chemical composition of CCB used in reduction experiments
FeOs
Feo 23.52
46.77
在N2气筑下对热压含碳球团进行自还原失重实收璃日期：200907-20，修回日期：200910-14
基金项目：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项(编号：2008AA03Z102)
MFe 0.88
FC 14.44
Others 26.15
FC/O (molar ratio)
1.00
验，还原温度分别设定为900，1000，1050，1100及 1150℃.
作者简介：储满生(1973-)，男，安徽省岳西县人，博士，敏授，锅铁冶金专业，E-mail:cbums@smm.neuedu.ca
万方数据