锥形流化床中细铁粉矿直接还原过程强化

发布时间：2024-06-14 20:59

　　流化床作为主体反应器用于炼铁工艺中,除具有非高炉炼铁工艺所共有的优势——摆脱对冶金焦的依赖以外,还具有可以直接利用粉矿,气固接触效率高,传质传热快等优点,从而被认为是最高效的直接还原流程反应器。但是,铁矿粉在流态化直接还原过程中存在的粘结失流问题严重阻碍了流态化工艺的连续稳定运行。尤其是粒径小于100μm的细铁精矿粉,虽然此类矿粉在我国具有更高的产量和更低的价格,并且使用过程中具有更快的反应动力学性能,但是因为极易发生粘结失流,而难以应用于流态化直接还原过程中。针对上述问题,本文采用锥形流化床,解决了小于100 μm细铁精矿粉直接还原过程中的失流问题,并系统研究了防止失流的机理,考察了锥形流化床设计参数对细铁粉矿直接还原过程中流化行为的影响,通过锥形流化床低温预还原造粒-高温深还原的"两步法"工艺,进一步实现细铁粉矿直接还原过程强化,取得的主要创新性成果如下:(1)对比了细铁粉矿在锥形流化床和普通柱形流化床内的流化行为和还原性能。研究发现,在柱形流化床内,该粒级的细铁精矿粉由于终端气速的限制,只能在不超过700℃的温度范围内实现稳定流化,当温度高于700℃时,将会在金属化率40.0%以...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 引言
    1.1 流态化直接还原炼铁技术
        1.1.1 典型的流态化炼铁工艺
        1.1.2 流态化炼铁技术存在的主要问题
    1.2 粘结失流研究现状
        1.2.1 粘结失流影响因素
        1.2.2 粘结失流机理
            1.2.2.1 粘结研究历程
            1.2.2.2 粘结失流模型
        1.2.3 防止失流措施
        1.2.4 锥形流化床特征及其在防止失流中应用
    1.3 本论文研究思路
2 细铁矿粉在锥形流化床和柱形流化床中直接还原对比研究
    2.1 引言
    2.2 实验
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验装置及方法
        2.2.3 表征及计算方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 气速对直接还原的影响
            2.3.1.1 气速对柱形流化床内直接还原的影响
            2.3.1.2 气速对锥形流化床内直接还原的影响
        2.3.2 温度对直接还原的影响
    2.4 本章小结
3 锥形流化床内H₂还原铁矿粉表面形貌规律及其对粘结失流的影响
    3.1 引言
    3.2 实验
    3.3 结果与讨论:
        3.3.1 H₂气氛下直接还原铁表面形貌
        3.3.2 H₂气氛下表面形貌生成机制
        3.3.3 H₂含量及流速对流化行为的影响,及其与表面形貌的关系
    3.4 本章小结:
4 锥形流化床内聚团行为及其机理分析
    4.1 引言
    4.2 实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 柱形流化床失流特征
        4.3.2 锥形床内聚团行为规律
            4.3.2.1 聚团快速生成阶段
            4.3.2.2 聚团稳定生长阶段
            4.3.2.3 聚团二次生长阶段
    4.4 本章小结
5 锥形流化床设计参数对直接还原的影响及聚团流化模型
    5.1 引言
    5.2 实验
        5.2.1 实验装置与实验材料
        5.2.2 表征及计算方法
    5.3 实验结果
    5.4 理论模型
        5.4.1 模型计算结果
        5.4.2 修正聚团流化模型在锥形流化床中的应用
    5.5. 本章小结
6 锥形流化床直接还原过程强化
    6.1 引言
    6.2 实验
        6.2.1 实验材料和设备
        6.2.2 实验步骤及分析方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 高温直接还原流化行为
        6.3.2 预还原条件对高温深还原的影响
        6.3.3 深还原条件对过程强化的影响
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
个人简历及发表文章目录
致谢



本文编号：3994416