球团矿的还原性状

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

球团矿的还原性状
第九篇
第一章
球团矿还原机理
第一章
球团矿还原机理
第一节


高炉冶炼过程中, 要求高炉内炉料在通过各还原阶段时应具有足够的稳定性和透气 性。尤其是在高炉上部, 炉料处于低温下的弱还原气氛中, 且在该处停留时间较长, 因此 要求炉料, 包括球团矿应具有良好的还原性状。球团还原性状是指: 球团矿在高炉中还原时的体积膨胀; (!) (") 球团矿还原后的强度。 通常, 球团矿在高炉还原时其体积会有一定增大, 强度亦会相应降低, 即出现所谓的 “膨胀现象” 。 若球团矿体积膨胀不超过一定范围, 则高炉生产可正常进行; 当超过一定数值时, 高 炉炉况将发生恶化, 如炉内透气性变坏, 炉尘明显增多, 严重时甚至出现悬料、 崩料、 导致 高炉生产失常、 生产率下降、 焦比提高等。 异常膨 根据球团矿体积膨胀值的大小, 可把膨胀分为正常膨胀, 膨胀值小于 "#$ ; 胀, 膨胀值 "#$ % &#$ 之间; 恶性膨胀或灾难性膨胀, 膨胀值大于 &#$ 。 球团矿在体积发生膨胀的同时, 其强度必然降低。为确保高炉内球团矿的顺行而不 粉化, 一般要求: (!) 炉内球团矿还原度达 ’#$ ; (") 还原后球团矿残余冷抗压强度: 单球不小于 "(#) 。 ・ !""* ・
第九篇
球团矿的还原性状
以下就球团矿的还原机理、 过程行为模型、 发生膨胀的原因以及如何控制球团矿的 还原膨胀等问题进行讨论。
第二节
球团矿还原机理
研究表明, 多孔 !"# $% 球团矿在以氢作为还原剂时, 其还原过程逐段呈带状发展。 多段反应带状模型见图 & ’ ( ’ (。
图 & ’ ( ’ ( 多段反应带状模型简图 )—第一段, *—第二段, +—每三段, ,—第四段 — , — , — - !"# $% . !"% $/ 0 !"1 $
"#
8
〔*〕 :
(( % (6) (( % (G)
"
!*
( )* D ! "
〔〕
式中
— — —在" ""( 时, 固体表面 $! 的浓度, " $ B! &;< $ = 4&7 , * " ( > &, ) " !, 7; (
— —第 * 层和第 ( * . () 层之间的边界位置, 层区域的无次元半径# + * ’ +(且 ? "( — " " @, "+ " 。 ()
〔〕 〔〕 当 $ ! 5 时, " ) " 6 & %"$ #6 $ ! 5 " "7 * & %$ ! & %$ 〔"〕 〔"〕 〔 " 7 *〕 〔 " 7 *〕 当 $ ! $ " 时, " ) 6 & %$ #6 $ ! " ) 6 & %$ #6 $ 〔"〕 〔 " 7 *〕 〔〕 & ! & 3( 3 ! &3 ( * & *) ) !*〔 〕 〔 〕 〔 ;〕 当 $ ! $ : 时, " ) ; 6 & %;$ #6 $ ! ’ " <( & %$= & & %$ ) 〔〕 〔 〕
球团矿还原机理 (( % (,)
( & . /) 和第三阶段 ( / . 01) ! - 第二阶段 图 2 % ( % (3 或 4 情况时, 物质平衡方程式及初始边界条件用式 (( % () ( ( % !) 、 (( % 、 ( ( % 5) 、 (( % 6) 、 ; ( ( % 2) ( & " ! 或 & " 7 时) 和式 ( % 7) 表示。 ’ ! 浓度由式 ( ( % () 求 ,) 得:
〔 〕 〔 〕 〔〕 〔(〕 ( ! >(< % ! >*?2 : ( (4 .8! ) ? ! ") " <@
(( + ())
( )! "!() 式中 "— — —球团半径方向, 无次元坐标" & ? & & ;
〔8〕 〔8〕 — —第 * 层 A*8@4@ 数" & & #+〔8〕5 , ; ! — @ ( * % ( / 7) 〔 〕 — —第 ( 阶段第 ( 层的氢气浓度 234 >< 5 627 。 ( (( — ( *?2) &B +$ C( ! ><D + ! >< @ ) 〔 〕〔 〕 〔(〕 〔(〕 〔(〕 ( &+$ , @( ! ( ! " .* .8! ) ! : ! C + ,@ ) 〔 〕 〔 〕 〔 〕 〔(〕 〔(〕 ( $ .8! ) ? ! ") "
(
〔(〕 (
%
! "( % ! "* + ( (( + 式中
(( + (()
— —主体相的氢气浓度, ! ><D — 234 5 627 ;
!
还原率 ( -) 一般用下式表示: 当 & ) % )、 & ! % & & 时, -"( + 可写成:
〔 〕 〔 〕 〔(〕 〔(〕 ) ( $ 7 + (( ! > + ! >*?2 ! ! " ’* ! + () <@ - % 〔(〕 < 〔*〕 <D 〔(〕 + ( 〔(〕 〔(〕 〔(〕 + ( ( ( .* ) ! ! " ’* ( .* ) } ! )! " { ! :(+ ( .* ( % + $ C $& ? , @ 〔 〕 〔 〕
〔(〕 〔*〕 *〕 由边界条件式 (( % 7) 得( 除此以外的积分定义区间是 #〔 , ( : " @, :( * " ( > & ) :( *
是"( 、 ( & " ! 时, , 由边界条件式 ( ( % ,) 、 ( ( % 6) 决 " !, &) "+ % ( 的函数 #( 成为主要函数) 定。 把式 (( % (5) 代入式 ( ( % !) , 对初始条件下的式 (( % A) 、 ( ( % 2) 积分 (在第二阶段, 还 原开始的初始条件用式 (( % A) 表示; 在第三阶段, 还原的初始条件除可用式 ( ( % A) 外, 还
( * & *) ( * & $)
) !*- * 式中
〔"〕 — —第 " 层的有效扩散系数, " ./$ 0 ’; ) —
— —球团半径方向坐标, $— ./;
〔〕 — —第 ) 层氢气的浓度, & %"$ — /+1 %$ 0 ./2 ;
— —第 ) 层的化学反应速度常数; ’〔"〕— — — + & ( & %$ — %$ 3 体系的平衡氢气浓度, & ’#( /+1 %$ 0 ./2 ; %$. —
( * & 2) ( * & 8) ( * & 9) ( * & >) ( * & @)
而 式中
$ &* (*# ’ < 7 8 ’" !’ ’ : # . ? ) < ! 〔〕 — — ( 相的固体表面氧气浓度, & 3( — /+1 3 0 ./2 ;
— —球团半径, $ :— ./; — —增加平衡阻力后, 气体边界膜内物质移动系数, ’" ./ 0 ’; < — — —气体边界膜内物质移动系数, ’ <— ./ 0 ’; — —还原温度时的气体流量, . ?— ./2 0 ’。 ・ *$$A ・
第一章
球团矿还原机理
一、 球团矿还原过程中各参与项变化的基本表达式
球团矿还原过程中各参与项变化基本表达式如下:
〔"〕 $ 〔"〕 〕 〔"〕 ’#( (" ( $ $ %& !! % # %$ & ’〔"( & # #$ ) %$ # %$ ) %$ & & %$) ) 〔"〕 〔"〕 〔"〕 ( ’,) !& + # !( ! & ’ ( & %$ & %$) )
〔*〕 〔 )’8〕 〔(〕 〔(〕 〔*〕 〔*〕 ( ( " ’ ’ ! ") ! ") ’ ! " " 9!1 . # : )*+ % " . ( : " $ )# "
(( % (5)

式中
〔*〕 — —第 ) 阶段第 * 层的氢气浓度 &;< 9! = 4&7 。 ( : —
* " ( > &, ) " !, 7 "* % ( ! "! "* , 其中"* " + * = + ? , "@ " @, "+ " (
〔"〕 — —第 ) 层固体表面氧气浓度, & /+13 0 ./2 ; 3 —
— —各反应带, 由第一层向外数, 反应带层次的序号, 且反应阶段序号 , )、 *— 和 * 一致; — —反应物和生成物; +、 (— ) 和 +、 ( 关系的对应关系用符号表示。 此外, 在第四层 ( 4) 层) - ! 5 的边界条件是:
% 8 %& ( $
$*
< 8 0 #& ! " .& ?
〔〕
$
8+ (
&0#&
"
&
<
! "* E &
〔 〕
(( + (<)
(( + (7)
第一阶段终结时刻, 即第二阶段开始时刻 ’< , 可由式 (( + 1) (( + (() 、 求得: ・ (<7) ・
第一章
〔 #〕 〔 &〕 〔(〕 (〕 〔(〕 (" ( !! " ’ #〔 $ )*+ % ! ) $ % "$ ) (
建立这一模型的先决条件是: (() 球团矿为均质球, 不因反应过程而发生较大变化; (#) 还原气体的流动, 模拟工业生产状态; (%) 反应速度不随固体反应物的浓度变化而变化, 还原气体的浓度以一次方程表示; (/) 球团矿内的气体扩散用有效扩散系数表示。反应结束时, 各层有效扩散系数为 一定值; (2) 解析在等温等压条件下进行。 ・ (##3 ・
〔*〕 *〕 可用式 ( ( % 2) ( & " !) 表示。 ) , 可以计算出固体表面氧的浓度, 其中 #〔 ( : , : 的时间积分 〔 +〕 项, 用式 ( ( % 5) 和 " $ B C " C 得到下式: ? 8 8* ( )) 〔*〕 ( ( 4;) % " "*% ( ) * " $ % " $ B"( ) ! D! " 〔 *〕 〔*〕 〔 〕 E )*+ % !( "* F "*% ( ) ( )) 〔*〕 ( ) ( )*+ % ! "*% ( ) * " $ % " $ B! " ( 〔 〕 〔*〕 〔 〕 E * )*+ % !( "* F "*% ( )
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !"
( ( + ,) ( ( + 1)
式中
〔 .〕 — — ’ 相的固体表面氧气浓度 234 " 5 627 ! " —
— —还原时间, $— .; — —第 8 层开始生成的时间, $8— .。
二、 还原过程中各反应阶段的物质平衡方程式及初始边界条件的计算
( * : 2 段) ( 9 第一阶段 在图 1 + ( + (; 情况下, 其物质的平衡方程式及初始边界条件可用式 ( 1 + ( + () 、 (1 (1 + ( + =) 、 , ( ( + 7) 、 ( ( + ,) 计算。此时, 氢气的浓度可根 + ( + <) ! % ( 时计算以及用式 ( ( + 7) 、 ( ( + =) 、 得出以下式子: 据式 ( ( + ()
第九篇
球团矿的还原性状
〔 !〕 〔 ’〕 固体表面氧的浓度 ! 在一个阶段终结时, 向下一阶段进行。 " # $ % $ 等于 ! " , &
在第 " 阶段开始时刻, 即第 # 层开始生成时刻 ( $!) , 初始条件用下式表示:
〔 *〕 〔 *〕 $ % $ ( % ), ! " % ! "( % ! & ! & &) 〔 !〕 〔 .〕 $ % $!, " # $ % $ % ! "( # % ( / 0) &
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !"
相关文档
最新文档