针对气固直接还原工艺中存在着气体利用率低和还原供热不足等问题,利用恒温热重分析(TG)法,研究了氢/碳比率对白云鄂博铁精矿还原速度的影响。结果表明,在还原试验开始后40 min内,还原速率随wH2/wCO比增加而增大,使得Fe2O3→Fe3O4反应时间缩短。基于气相内扩散和界面反应的球团还原速度方程均能较好地处理本研究的数据,得到了反应速度常数与wH2/wCO的关系为:k界面=-0.1975+0.3 575wH2/wCO,k扩散=0.171 01+0.269 7wH2/wCO。根据Arrhenius方程计算出界面反应和气相内扩散活化能分别为26 k J/mol和44 k J/mol,因此本研究条件下限制性环节为气体内扩散控制。
为降低CO2排放量,发展以H2为还原剂的炼铁生产方式势在必行.针对富氢气固还原工艺中存在着气体利用率低和还原供热不足等问题,利用热重法研究了温度、碳氧比、煤粉粒度对白云鄂博铁精矿含碳球团还原速度的影响.结果表明,在碳氧摩尔比为1.1时,还原温度越高,煤粉越小,含碳球团还原速度越大.基于碳气化反应、气相扩散和界面反应的含碳球团还原速度方程能较好地处理本研究的数据.在850℃下,由未反应核模型得出气体内扩散活化能和界面反应活化能分别为87.3 k J/mol和306 k J/mol,还原温度越高,扩散阻力越大,化学反应阻力越小.在950℃下,还原反应过程速度由气体内扩散控制.
