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当前,高炉炼铁面临着高产、低耗、低污染的巨大挑战。因此,一些革新的高炉炼铁技术已被提出或实际应用。热压含碳球团是具有热塑性的煤与含铁物料的热压产物,具有还原性高、高温强度好、原料适应性强等优点。开发适合我国原燃料条件的热压含碳球团生产及应用技术,对促进我国炼铁技术水平的进步意义重大。然而迄今为止,我国对热压含碳球团及其还原特性的研究却很少。
为了研究热压含碳球团还原行为,揭示其还原特性和还原规律,得出还原过程的还原速率方程和限制性环节,为炼铁新工艺提供工艺参数和理论基础,本文重点研究了热压含碳球团在N2气氛下自还原动力学及温度、孔隙率、配煤粒度和配碳量对热压含碳球团的影响,并对热压含碳球团与氧化球团还原性能进行了对比性实验。实验结果表明:
(1)得出热压含碳球团自还原还原率R的计算式为:
(2)运用“多孔物料反应模型”描述热压含碳球团的自还原过程。在传热条件一定的条件下,在900~1150℃时,热压含碳球团自还原过程的两个阶段均处于碳气化反应、铁氧化物界面还原反应、气体通过还原产物层内扩散环节的混合控制;
(3)温度对热压含碳球团还原影响显著,相同气氛下温度越高,还原速率越快。另外,中低温时气氛明显影响热压含碳球团的还原,而高温时气氛的影响趋于减小;
(4)在一定范围内,减小孔隙率、细化热压配煤粒度、增加配碳量有利于加速热压含碳球团的还原;
(5)中高温条件下,热压含碳球团的还原性能优于氧化球团。