白云鄂博铁精矿内配碳球团还原机理研究

发布时间：2025-07-08 23:15

　　传统高炉冶炼白云鄂博铁矿工艺能耗高，二氧化碳排放量大，有价值的元素不能被有效利用。为实现清洁生产，扩大使用天然气、生态煤气（含H2量高）比例，冶金工作者致力于开发直接还原工艺，如熔融还原的预还原过程、气基海绵铁生产过程等。但由于冶炼温度较低，使得氧化铁的还原速度很慢，因此提高氧化铁的还原速度对生产有重要意义。 本文主要研究白云鄂博铁精矿内配碳球团还原机理，考察了催化剂（碱金属碳酸盐K2CO3、Na2CO3、CaCO3）对内配碳球团还原过程的影响。利用失重法对碳的气化反应、CO气体以及碳还原白云鄂博铁精矿进行了研究，使用矿相、XRD、扫描电镜分析了还原后样品的相组成与显微结构。研究结果表明：加入催化剂后，碳气化反应的气化率和铁精矿还原度都提高了，而且K2CO3和Na2CO3的催化效果明显好于CaCO3的催化效果。催化剂的加入使碳的活性得到提高，使碳的气化反应加速进行，从而加速了白云鄂博铁精矿还原反应进行。 考察了配碳量（C/O摩尔比）对还原过程的影响，研究表明：同一温度下，球团的还原度随着配碳量（C/O为0.8～1.1）的增加先增加后减小；考察了煤和焦炭对还原过程的影响，在温度为9...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 钢铁工业发展现状
    1.2 铁矿资源概况
        1.2.1 世界铁矿资源情况
        1.2.2 我国铁矿资源概况
        1.2.3 白云鄂博铁矿资源概况
    1.3 直接还原铁的工艺发展和现状
        1.3.1 国外直接还原工艺的发展和现状
        1.3.2 国内直接还原工艺的发展和现状
    1.4 直接还原铁工艺
        1.4.1 气基直接还原
        1.4.2 煤基直接还原法
    1.5 发展直接还原铁的意义
    1.6 课题研究目的和意义
2 白云鄂博铁精矿直接还原实验
    2.1 实验原料
    2.2 实验设备
    2.3 实验内容
    2.4 实验方法
        2.4.1 实验方案
        2.4.2 球团的制备
        2.4.3 还原实验方法
        2.4.4 实验流程
    2.5 配料计算
    2.6 还原度和金属化率的计算
3 直接还原实验结果与讨论
    3.1 配碳量、H₂对球团直接还原过程的影响
        3.1.1 配碳量对球团直接还原过程的影响
        3.1.2 H₂对球团直接还原过程的影响
    3.2 催化剂对球团还原过程的影响
        3.2.1 碳的气化反应
        3.2.2 碳还原白云鄂博铁精矿
        3.2.3 CO气体还原白云鄂博铁精矿
    3.3 球团还原后矿相分析
    3.4 还原后球团XRD分析
        3.4.1 还原前铁精矿的XRD分析
        3.4.2 还原后球团的XRD分析
    3.5 还原后球团扫描电镜分析
4 含碳球团还原机理的讨论
    4.1 白云鄂博铁精矿还原过程热力学分析
    4.2 白云鄂博铁精矿含碳球团直接还原动力学
        4.2.1 热重分析实验
        4.2.2 含碳球团的反应分数
        4.2.3 含碳球团还原的动力学模型
        4.2.4 含碳球团反应活化能的推算
结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：4056769