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不同类型石墨化增碳剂材料加速铁矿石-碳复合材料中还原铁的渗碳和熔化
2021-01-07

  在炼铁过程中,不仅要加快铁矿石的还原速度,而且要加快还原铁的渗碳和熔化速度,对节约能源十分重要。在本研究中,建议使用不同类型具有优异还原和渗碳功能的碳质材料,以加速铁矿石-石墨化增碳剂中还原铁的渗碳和熔化。

  将铁矿石与煤、木炭、焦炭、石墨等碳质材料的混合粉末加热到1573k,对其还原、渗碳和熔融行为进行了评价。结果表明,在较低温度下产生还原性气体的煤和木炭适合作为还原剂。另一方面,由于石墨和焦炭与二氧化碳的反应性较低,应使用它们作为渗碳剂。分别使用煤和石墨作为还原剂和渗碳剂,与仅使用煤时不同,可加速复合材料中还原铁的渗碳和熔化。

  石墨化增碳剂的粒度对渗碳的影响很大,在1573k下保温1.8ks,复合材料中还原铁的碳浓度随石墨粒径的增大而增大。铁矿石和还原剂的混合粉磨加速了铁矿石的还原。以木炭为还原剂可加速渗碳,而以煤和石墨为还原剂时,可抑制混合磨矿试样中铁水的团聚。

  在钢铁工业中,在铁矿石、能源消耗和二氧化碳排放量迅速增加的背景下,要求节约化石燃料。,尤其是降低炼铁过程的能耗是非常重要的,降低高炉蓄热区温度是完成这一目的的重要途径之一。重点放在使用铁矿石-碳复合材料,这是众所周知的高活性。透气性是影响高炉稳定运行的重要因素之一。降低从内聚区到液滴区的压降是降低还原剂比的重要途径。

  为了达到这一目的,减小粘结带的厚度,加速还原铁的熔融形成和铁渣的分离是非常重要的。在这项研究中,重点放在加速铁熔体形成渗碳使用复合炉料。此外,这种行为对于直接还原炼铁工艺也很重要。

  对铁的渗碳和碳熔化行为进行了大量的研究,其中一位作者通过现场观察发现,固体碳的渗碳效果优于CO气体的渗碳效果。

  在这一机理中,当含渣的氧化铁与碳接触时,被还原,被碳渗碳的铁颗粒立即形成,碳渣界面处产生CO气泡。熔融颗粒通过Marangoni效应从渣-碳界面转移到渣-铁界面。然后,熔融的颗粒在固体铁表面扩散。

  然而,还原的大块固体铁在较低温度下不能被这种碳熔化,因为铁液中携带的碳量是有限的。铁矿石-碳复合材料中FeO含量较低的炉渣会抑制铁的渗碳和熔化,因为铁铝石炉渣的形成。

  在铁矿石-碳复合材料中,含碳材料的气化反应与还原反应同时进行,然后灰分组分集中在含碳材料表面。因此,碳与还原铁之间很难完成直接接触,不覆盖灰烬的含碳材料应在还原后保留。


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