含碳球团还原反应及其技术
铁矿热压含碳球团制备及其应用技术
铁矿热压含碳球团制备及其应用技术铁矿热压含碳球团是一种重要的铁矿石预处理技术，其应用在铁矿石冶炼中具有重要意义。
本文将介绍铁矿热压含碳球团的制备方法和其在冶炼过程中的应用技术。
一、铁矿热压含碳球团的制备方法铁矿热压含碳球团的制备方法主要包括矿石研磨、混合、球团化和热压等步骤。
将铁矿石进行研磨处理，使其颗粒大小均匀，提高球团化的效果。
研磨处理可以通过机械研磨或化学研磨等方法进行。
然后，将研磨后的铁矿石与适量的焦炭、石灰石等添加剂进行混合。
添加剂的选择和添加量的控制对球团化效果有着重要的影响。
焦炭可以提供还原剂和热源，石灰石可以提供熔融剂和结合剂。
接下来，将混合后的物料进行球团化处理。
球团化是将颗粒状的物料通过球团机或球团盘进行塑性变形，使其形成一定大小和形状的球团。
球团化过程中，物料表面的结合剂可以起到粘结和固化的作用，从而使球团具有一定的强度和耐高温性。
对球团进行热压处理。
热压是指在高温下对球团进行加压，使其进一步固化和增强。
热压温度和压力的选择需要根据具体情况进行调整，以确保球团具有适合冶炼的性能。
二、铁矿热压含碳球团的应用技术铁矿热压含碳球团在铁矿石冶炼过程中具有重要的应用技术。
铁矿热压含碳球团可以提高铁矿石的冶炼效率。
球团化可以使铁矿石颗粒之间的间隙减小，增加物料的比表面积，有利于燃气和还原气体的传递。
此外，球团化还可以提高物料的机械强度，降低粉尘的产生，减少冶炼过程中的能耗和环境污染。
铁矿热压含碳球团可以改善铁矿石的还原性能。
球团化过程中添加的焦炭可以提供还原剂，增加还原反应的速率和程度。
此外，球团化还可以改善物料的流动性和渗透性，有利于还原气体在物料层中的传递和反应。
铁矿热压含碳球团可以降低冶炼过程中的能耗和环境污染。
球团化可以提高物料的密度和机械强度，使得冶炼炉的风量和焦炭消耗量减少。
同时，球团化还可以降低冶炼废气中的有害物质排放，减少对环境的污染。
铁矿热压含碳球团可以提高铁矿石的冶金反应性能。
钒钛铁精矿含碳球团直接还原试验
钒 钛 铁 精 矿 含碳 球 团直 接 还 原 试 验
李俊 翰 ， 邱 克 辉 ， 杨 绍利
（ １ ．成都 理 工 大学， 成都 ６ １ ０ ０ ５ ９ ；
２ ．攀枝 花 学 院 钒 钛 资源 综合 利用 四川 省 重点 实验 室 ， 四川攀 枝花 ６ １ ７ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 采 用 正 交 试 验 和 单 因素 试 验 考 察 还 原 温 度 、 配碳 量 （ ｎ ｃ ｎ ｏ ） 、 还 原 时 间 对 某 钒 钛 磁 铁 矿 精 矿 直 接 还
０ ． ４ ，ｔ ｈｅ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｄ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｔ ｓ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖｅ ｄ ｔ ｏ ９ １ ． ７ ７ ，ｗｉ ｔ ｈ ｐ ｈａ ｓ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｆ ｍｅ — ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｃ ｉ ｒ ｏ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ： ｖ ａ ｎａ ｄ ｉ ｕｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｉ ｔ ａ ｎｉ ｕ ｍ ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ｏｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ；ｒ ｅ ｄｕ ｃ ｔ ｉ ｏｎ；ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ；ｏｒ ｔ ｈ ｏｇ ｏ ｎａ ｌ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｓ
２ ．Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｐｒ ｏｖ ｉ ｎｃ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ Ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｖａ ｎａ ｄ ｉ ｕ ｍ ＆ Ｔｉ ｔ ａ ｎ ｉ ｕ ｍ Ｒｅ ｓ ｏｕ ｒ ｃ ｅ ｓ．
Ｐａ ｎｚ ｈ ｉ ｈ ｕａ Ｕｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｐａ ｎｚ ｈ ｉ ｈ ｕａ ６ １ ７ ０ ０ ０，Ｓｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Cr2O3含碳球团的还原过程
万方数据
粒径／ｃｍ：１—１．２；２—１．５；３—１．９ 圈６氧化物球团粒径与还原速率之间的关系 Ｆｉｇ．６ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｐｅｌｌｅｔ
ａｎｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ
２．３含碳量对氯化物球团还原过程的影响 金属氧化物的还原度随着球团中碳含量的增大
Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｏｒ２ ０３／ｃａｒｂｏｎ ｐｅｌ ｌｅｔｓ
ＰＥＮＧ Ｂｉｎｇ，ＳＯＮＧ Ｈａｉ—ｃｈｅｎ，ＷＡＮＧ Ｊｉａ，ＣＨＡＩ Ｌｉ—ｙｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｙｕｎ—ｙａｎ，ＭＩＮ Ｘｉａｏ－ｂｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）
ｇ（，）＝（０．２９ｍ—ｏ．０１）ｔ·ｅｘｐ［一６０ ３７０／（ＲＴ）］；还原过程后期为扩散控制，其动力学方程为ｇ（，）一（一０．１７伽＋
０．３１）ｔ·ｅｘｐ［－－９９ ４３５／（ＲＴ）］。
关键词：Ｃｒ２０３；还原；动力学模型
中圈分类号：ＴＦ７４１
文献标识码：Ａ
文章缩号：１６７２—７２０７（２００５）０４—０５７１—０５
球团粘结剂之含碳球团直接还原工艺
球团粘结剂之含碳球团直接还原工艺
现在直接还原炼铁是一种不熔化即将铁矿石中氧化铁还原成金属的生产工艺。
在18世纪末，有人提出了直接还原的设想。
20世纪60年代开始得到了快速发展，在20世纪有很多工艺得到商业化生产，其中采用最普遍的是以天然气为还原剂Midrex及HYL法以及以煤为还原剂回转窑法等。
随着世界钢产量增长，电炉钢比扩大，对直接还原铁的需求也日益增多，除了数量上原因外，部分采用直接还原铁为原料，可以减少废钢中有害杂质对钢质量的负面影响。
1980年全世界直接还原铁（DRI)产量为713万t，占世界生铁产量1.4%，2000
年世界DRI产量4620万t,占世界生铁产量7.5%，其中气基Midrex 及HYL法生产的约占总量93%，煤基回转窑法占7%。
目前大量生产的Midrex及HYL法有两个重要问题∶一是需用价格昂贵的天然气作还原剂，二是铁矿石需是块矿或是球团矿等人早块矿。
回转窑法虽用煤为还原剂但效率低，最大的生产线也只有年产6万t左右，同样也需要块矿或球团矿。
因此许多企业着力开发新的直接还原炼铁工艺，有些已经在实验室和小型试验厂中获得成功，有些已经在建设商业化工厂，有些已在商业规模工厂中顺利生产。
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含碳球团还原性实验设计
含碳球团还原性实验设计摘要：本文简要设计了含碳球团还原的实验，利用正交实验试验含碳球团的还原性，以及对含碳球团还原性的影响因素。
关键词：含碳球团还原性实验设计含碳球团作为炼铁工艺的一种新型原料，已经越来越受到研究者广泛的关注，无论是从工艺优化的观点，还是从节能、资源回收利用和环境保护的角度出发，含碳球团的使用优势正在得到更充分地认识和理解。
含碳球团。
实际就是矿粉和含碳物质的混合物，矿粉包括赤铁矿、磁铁矿、含铁的钢铁厂废弃物等，含碳物质包括焦粉、煤粉、木炭等，绝大多数时候需添加少量粘结剂。
根据原料和工艺条件，含碳球团的组成、形状、碳含量和物理性能可以在较宽范围内变化。
1 实验方法1．1 实验原料本次试验采用的原料是鞍山地区铁矿粉和煤粉。
化学成分如表1，表2表2煤粉（%）1．2造球实验将充分烘干的铁精矿粉和煤粉按规定的碳氧比配料，其中配加2％的膨润土，混合均匀．加入一定质量的水造球，所造球团直径约为10—15 mm．并在鼓风干燥箱中105℃干燥12 h备用．【2】1．3 实验方法本实验采用正交实验考察对含碳球团还原性的影响因素，实验因素与水平设计如表3所示．在直接还原实验中，先称取一定质量的含碳球团，在105℃烘干2 h，充分去除水分后称量球团人炉前的质量．然后将试样放入刚玉坩埚中，放进球团焙烧炉内．在升温过程中，通入氮气流量为160 L／h，当升温至指定温度时，向炉内通人流量为900 L／h的还原性气体．待反应结束后，关闭还原性气体，继续通人氮气保护试样，冷却到室温后，取样称量球团质量，计算失重．【3】1．4数据处理对还原后的球团进行取样，用锯条在球团矿直径最大处径向锯开，收集锯下粉末混合均匀后化验其中的碳含量，进而计算出含碳球团在反应中的还原度．在本实验中，首先称量得到还原前后含碳球团的失重量，然后通过化学分析化验出还原后海绵铁的残余碳含量，计算出还原过程中铁矿石的失氧量，进而求得还原度．含碳球团的还原度计算公式如下：r=0失／0i=(W失—m1)／O i，其中：W失为含碳球团的失重量，g；m1为煤粉的失重量，g；O i为铁矿粉中与铁结合的氧的质量，g．【4-5】参考文献[1]汪琦．铁矿含碳球团技术[M]．北京：冶金工业出版社，2005．[2]黄希祜．钢铁冶金原理[M]．北京：冶金工业出版社，2007·284-288．[3]邱冠周，姜涛，徐经沧，等．冷固结球团直接还原[M]．长沙：中南大学出版社，2001：1222—1223．[4]梁德兰，贾彦忠，王学伟．球团用进口矿性能研究．第八届全国炼铁原料学术会议论文集，2003，9．[5]方觉．非高炉炼铁工艺与理论[M]．北京：冶金工业出版社，2007：1-43．。
含碳球团在氧化性气氛中的还原机理
图 3 气流速度对 还原过程的影响 —— N2; ---- CO2
Fig. 3 Eff ects of f low rates on the reduction of pellet
第 3 期 汪 琦等: 含碳球团在氧化性气氛中的 还原机理
D —— 气体扩散系数;
Q—— 气体密度;
Y CO —— 气相中任意 r 处的 CO 浓度。 不发生氧化的必要条件是: 还原过程的 St efan 流的 CO 2 质量分流大于气相中 CO 2 气体向球面的 扩散质量流, 使扩散到球面的 CO 2 浓度低于氧化反 应的 CO 2 平衡浓度。由质量平衡得
2
钢 铁 研 究 学 报 第 10 卷
燥后, 留作还原实验。 还原实验在反应管直径为 50 m m 的竖式电炉 中进行。当炉温升到给定温度后通入气体。将 3 个球 团吊入炉内, 用失重法测试其还原度[ 8] 。 1. 2 实验结果 由图 1 和图 2 示出的铁矿—煤球团( IO-CP ) 在 N 2 和 CO 2 气氛( 气流速度 v= 0. 034 m/ s) 中的还原 度 R 和还原速度 vR 比较可见, 在还原初期存在一个 抗氧化的还原阶段, 在 N 2 和 CO 2 气氛中的还原度 和还原速度在此阶段基本一致。还原进行到一段时
曲线的交点。 由式( 15) 和表 1 的数据可见, 在一定温度下, 极 限抗氧化还原速度随气相 CO 浓度的升高而降低, 随 CO 2 气流速度的增加而增大, 而温度对极限抗氧 化还原速度的影响不大。
表 1 极限抗氧化还原速度的计算值和实测值 Table 1 Measured and calculated minimum reduction rates of pellet without oxidation
含碳球团还原、渗碳、熔融机理的研究
(a) Coal char(20%) + Iron ore(80%) + Bentonite(1%) (b) Coal char(20%) + Electrolytic iron(80%) + Bentonite(1%) (c) Graphite(18.2%) + Iron ore(81.8%) + Bentonite(1%) (d) Graphite(18.2%) + Electrolytic iron(81.8%) + Bentonite(1%)
heated for 9min at 1350oC.
Shell Core
Cross sectional view
Melted
Not melted
( pellet Pc,i )
( pellet Pg,i )
Fig. Outside views and a cross-section of
coal char-iron ore ( pellet Pc,i ) and graphite-iron ore ( pellet Pg,i ) composite pellets heated in N2 for 30min at 1250oC.
其他的影响要因：
1 温度 2 反应气氛
3 气体流量
4 球团内部的压力
本研究的目的
1. 考察焦粉（或者石墨）- 铁矿石混合球团在氮气中高温
加热时所发生的体积膨胀、 强度变化等各种现象。
2. 考察含碳球团通过快速升温所发生的高速还原及渗碳。 3. 球团内部球壳-球心（shell-core）构造的形成、熔融。
本研究中所用到的原料
(1) 焦粉(%) (2) 石墨粉(%)
津布巴铁精矿含碳球团还原实验研究
津布巴铁精矿含碳球团还原实验研究刘健;王子豪;沈汉;刘润藻;朱荣;郭亚光;王云【摘要】高炉炼铁工艺中炼焦、球团、烧结工序是主要污染源，本实验模拟转底炉工艺采用煤粉为还原剂实现直接还原铁的清洁生产。
实验以津布巴铁精矿为原料，对该铁精矿进行XRD分析、扫描电镜分析和热失重分析。
实验采用含碳球团焙烧还原工艺，通过四因素三水平正交实验研究各因素对焙烧球团的金属化率的影响。
结果表明：在含碳球团焙烧还原过程中，对金属化率的影响程度从大到小的因素分别为焙烧温度、碱度、焙烧时间和配碳量，其中，当配碳量为1.0，温度为1150℃，碱度为0.37，焙烧时间为25 min是得到高金属化率焙烧球团的最佳条件，球团焙烧后的残炭量与焙烧温度和碱度也有较大关系，最终球团金属化率均在80%以上。
%Coking,pelletizing,sintering processes are the main pollution sources in steel making process. The rotary hearth furnace process is simulated. DRI is produced in a cleaner way which used coal powder as reduc-ing agent in this process. The experimental materials are Jimblebar iron ore concentrates. The iron ore concen-trates were analysised by X-ray diffraction,scanning electron microscopy and Thermogravimetric Analysis. Carbon-bearing pellets were reduced into metallization pellets. The orthogonal test of four factors at three dif-ferent levels was carried out to investigate the effect of control parameters on the metallization. The result showed that roasting temperature had prior influence on the reduction process,followed by basicity,roasting time and w(C)/w(O) molar ratio. Thew(C)/w(O) molar ratio,roasting temperature,basicity,roasting time of theoptimum scheme were 1.0,1 150℃,0.37,25 min respectively. Metallization was all above 80%.【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2016(039)002【总页数】6页(P89-93,103)【关键词】津布巴铁精矿;含碳球团;金属化率;残炭量【作者】刘健;王子豪;沈汉;刘润藻;朱荣;郭亚光;王云【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室，北京 100083;北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083;万宝矿产有限公司，北京 100083;北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室，北京100083;北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室，北京 100083;北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室，北京 100083;北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TF559铁精矿一般是选矿后得到的含铁品位较高且脉石含量较少的粉状矿物。
含碳球团竖炉直接还原试验研究
1999 年第 5 期
宝钢技术
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含碳球团竖炉直接还原试验研究
周渝生 曹传根 齐渊洪 任志国 许海川
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宝钢技术
ห้องสมุดไป่ตู้
1999 年第 5 期
化球团中, 这部分残碳对于防止产品的再氧化起 到一定的保护作用。
图 8 竖炉上部还原煤气成分分析
图 9 气体还原和碳还原所占比例与 温度的关系
3 2 2 顺行操作 保持顺行操作是冷固结含碳球团竖炉直接还
原的关键技术之一, 而保持顺行操作的最重要的 措施之一又是如何防止还原过程发生悬料。影响 悬料的因素很多, 除炉料本身的性质外, 操作参数 和操作方式的选择是十分重要的。
图 6 还原温度与金属化率的关系
图 7 停留时间与金属化率的关系 冷固结球团在竖炉还原气氛中的直接还原包 括气体及固体碳与铁氧化物还原反应两部分。 图 8 为竖炉上部还原煤气成分分析, 图中还 原温度 930 , 煤气进气高度为 0 m。图 9 为含碳 球团气体还原和固体碳还原所占比例随温度的变 化。由图 9 可知, 温度较低时, 以气体还原为主, 固体碳还原所占比例较小, 但固体碳还原的比例 随着温度的提高而逐渐增加。 在竖炉中冷固结球团的还原行为与氧化球团 类似。然而, 冷固结球团可以在较高的温度范围 内还原, 并能比氧化球团获得更高的还原速度, 一 方面是由于冷固结球团的软化温度较高, 另一方 面是由于球团内均匀 分布的碳粉改 善了传质条 件, 加快了还原反应速度。球团内的碳除还原消 耗球团重量的 3% ~ 5% 外, 一部分将残留在金属
含碳铬矿球团还原热力学研究
含碳铬矿球团还原热力学研究
含碳铬矿球团还原热力学研究是一种比较新的研究课题，主要是研究含碳铬矿球团在受到不同温度和压力条件下的还原热力学特性。
它的研究对于优化铬合金的冶炼工艺具有重要意义。
含碳铬矿是一种常用的冶炼原料，它是由碳、铬、锰、氮等元素组成的复合矿物，其中碳的含量大约占20%~30%，铬的含量大约占65%~75%。
而碳在铬合金中起着关键作用，可以改变铬合金的组织结构和性能，所以铬合金的冶炼过程中需要对含碳铬矿球团进行还原处理，以保证其质量。
还原是指在一定温度和压力下，将含碳铬矿球团中的碳部分通过化学反应转化为碳气体，使其从矿物中分离出来，从而提高铬的含量。
然而，含碳铬矿球团的还原性能往往受到温度和压力的影响，因此，研究其在不同温度和压力条件下的还原热力学特性十分重要。
含碳铬矿球团还原热力学研究通常采用热力学实验方法，例如热重技术、热分析技术和气相色谱技术等，以研究其在不同温度和压力条件下的还原行为。
研究发现，随着温度的升高，含碳铬矿球团的还原速率显著增加，但随
着压力的升高，还原速率减小，表明含碳铬矿球团在高温、高压条件下的还原反应受到压力的限制。
此外，含碳铬矿球团的还原反应还受到碳含量和球团粒径的影响，碳含量越高，还原速率越快，球团粒径越小，还原速率越快。
因此，如果希望优化铬合金的冶炼工艺，需要采取不同的还原条件，如温度、压力和碳含量等，以提高含碳铬矿球团的还原效率和质量。
总之，含碳铬矿球团还原热力学研究是一个系统而复杂的课题，其研究结果可以为铬合金冶炼工艺优化提供重要参考。