造球、焙烧、还原反应动力学综合实验报告

造球、焙烧、还原反应动力学综合实验

摘要：本实验主要分为造球、生球焙烧、还原反应三个部分，全面的演示了炼铁的全过程。其中造球包括生球形成，生球抗压强度测定，生球落下强度测定。

关键词：铁矿粉造球生球焙烧球团还原反应

The experiment of pelletizing，Pellet roasting and reduction reaction

Abstract：This experiment mainly have three parts,pelletizing, Pellet roasting and reduction reaction. It shows all the Process of Iron-making. the pelletizing contains Determination

of compressive strength of green-ball, Determination of Falling strength of green-ball。

Key word: pelletizing Pellet roasting reduction reaction

正文：

一、造球实验

造球是细磨物料在造球设备中被水湿润，借助机械力的作用而滚动成球的过程。在工业生产中，湿料连续加到造球机中，母球在造球机中不断的滚动而被压密，引起毛细管形状和尺寸的改变，从而使过剩的毛细管被迁移到母球表面，潮湿的母球在滚动中很容易粘上一层润湿程度较低的湿料。再压密，表面再粘上一层湿料，如此反复多次，母球不断长大，一直到母球中的摩擦力比滚动时的机械压密

作用力大为止，如果要使母球继续长大，必须人为地使母球的表面过分湿润，即向母球表面喷水，母球长大应满足以下3个条件：

（1）机械外力的作用，使滚动粘附料层和压密；

（2）有润湿程度较低的物料，能粘附在过湿的母球表面；

（3）母球表面必须有过湿层，必要时可通过喷水实现。

实验设备：造球机，重量计

生球要求：合适的生球抗压强度和生球落下强度

配料：95%以上的精矿粉，添加剂为膨润土及一些矿质元素等

实验生球直径：10～12mm

生球测试数据

二、生球焙烧实验

生球烧结的目的：

铁矿粉在一定的高温作用下，部分颗粒表面发生软化和熔化，产生一定量的液相，并与其他未熔矿石颗粒作用，冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块，达到人造富矿的目的。

生球烧结的目的：

（1）为高炉提供冶金性能好的优质烧结矿；

（2）除去矿石中的有害杂质；

（3）可以扩大炼铁原料的来源。

实验设备：三段式电阻炉模拟焙烧机

球团矿的焙烧阶段：

干燥、焙烧、均热、冷却五个阶段

焙烧温度曲线：

三、反应动力学实验

反应机理

铁的氧化物有氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)等形式。根据热力学分析，当温度大于570℃摄氏度时，不断增加气体还原剂时，铁氧化物逐级还原：

Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe

实验是将一个致密的Fe2O3矿球，置于浓度足够高的还原气体中。

试验方法

本实验研究气体还原铁矿石动力学的方法采用热天平发。实验时将矿球用铂丝悬挂在天平上，吊入高温炉内，在惰性气体保护下升温至预定温度，向炉内通入恒压恒流量的还原气体进行还原。随着还原反应的进行，矿球的质量因失氧不断减少，其值可以从天平上读出。反应t时刻的款球还原率F可由下式表示：F=（W。- Wt）/(0.43TFe-0.122FeO)=t 时刻矿球累计减重（失氧气量mg）/矿球中总氧量（mg）

式中W。——矿球试验前的质量；

Wt ——还原开始t分钟后矿球质量；

TFe——还原前矿球中总Fe含量；

FeO——还原前矿球中FeO含量。

实验步骤

1 发生一氧化残，并配制好成份以备实验使用；

2 将一个或几个矿球称好质量，用铂丝捆好吊入高温还原炉的高温区内；

3 启动控制仪为高温炉供电升温到预定的温度，同时向炉膛内通氮气保护以防矿球氧化；

4 当温度达到预定值恒定后，天平清零，切换还原气开始还原，记录还原过程各时刻的减重量直至还原结束；

5 实验完毕关天平，停止通还原气，关控温仪切断电炉电源；

6 整理数据，清理实验室卫生。

实验数据：

四、参考与结论

（1）以95%以上的精矿粉，添加剂为膨润土及一些矿质元素等为原料造的球团抗压强度平均值为0.925KN，落下强度为3.7次，符合工业生产要求。（2）焙烧球团时，时间为1小时左右，主要温度范围在600~1200℃之间，熟球抗压强度平均值为1.8363KN。

（3）还原实验最后检测重量趋于稳定，实验过程中无较大偏差。

（4）实验过程是模仿工业生产的重要环节，严格控制实验中各个参数和原料的配比对学习时间具有重要作用。

参考文献：

1、彭志坚，陈铁军 - 《武汉科技大学学报：自然科学版》，2002年第3期

2、孙俊波，于淑娟 - 《鞍钢技术》，2005年06期

3、陈建国，许正军 - 《青海科技》，2011年第4期

4、蒋光曦，冶金炉热工基础，重庆大学出版社，1993年12月

5、邹家祥.冶金机械.北京:冶金工业出版社,2000年2月