氧化球團(tuán)豎爐直接還原中微波作用機(jī)理的研究.pdf

1、微波加熱是依靠物料在微波場(chǎng)中的介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱效應(yīng)的,具有快速性、選擇性、均勻性等其他加熱方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)直接還原方法中還原反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)和還原過(guò)程中傳熱傳質(zhì)不均等問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了微波豎爐加熱氧化球團(tuán)直接還原工藝。但目前對(duì)微波的作用機(jī)理尚不明確,本文通過(guò)將微波加熱與常規(guī)加熱作用于氧化球團(tuán)直接還原的效果和顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比研究,探討了微波對(duì)直接還原的作用機(jī)理。
　　 用MW-L0316V工業(yè)微波爐對(duì)原料的升溫性能進(jìn)行了研究,結(jié)果

2、表明,原料的升溫速率隨著微波功率的提高而提高,當(dāng)微波功率為1300w時(shí),氧化球團(tuán)的升溫速率為0.32℃/s,焦粉的升溫速率為0.38℃/s,說(shuō)明原料的微波性能較好。還原物料(氧化球團(tuán)與焦粉按C/Fe為0.354混合)在微波豎爐中的升溫速率較快,微波功率為10.5kw,下料電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min的條件下,平均升溫速率為0.21℃/s。
　　 將氧化球團(tuán)在微加熱作用下與常規(guī)加熱作用下直接還原效果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明:微波加熱能

3、縮短還原時(shí)間,還原溫度為1050℃、球團(tuán)金屬化率為80％左右時(shí),常規(guī)加熱需要120min,而微波加熱只需74min。用顯微維氏硬度計(jì)對(duì)以上兩種方法球團(tuán)還原過(guò)程中金屬鐵的顯微硬度進(jìn)行了對(duì)比,微波加熱作用下金屬鐵顆粒的顯微硬度為169.73kg/mm2,比常規(guī)加熱作用下球團(tuán)的(126.64kg/mm2)高很多。運(yùn)用掃描電鏡以上兩種方法下直接還原過(guò)程中球團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)微波加熱還原過(guò)程中球團(tuán)的顯微結(jié)構(gòu)變化的不同點(diǎn)在于:還原初期由

4、于還原反應(yīng)速率非?？?球團(tuán)內(nèi)部鐵氧化物從原來(lái)的板狀變成了“樹(shù)枝狀”,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,由于爐內(nèi)焦粉變細(xì),爐內(nèi)氣壓增大,碳的氣化反應(yīng)受挫,球團(tuán)中心浮氏體出現(xiàn)“渾圓狀”,鐵橄欖石出現(xiàn)液相將浮氏體部分包裹,抑制了浮氏體的還原,降低了還原反應(yīng)的速率,球團(tuán)內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)明顯出現(xiàn)分層現(xiàn)象。金屬化率為60％以上時(shí),球團(tuán)內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)由外而內(nèi)明顯被分為“金屬鐵層”、“鐵環(huán)包渣層”和“浮氏體層”三層。
　　 為了強(qiáng)化微波豎爐中氧化球團(tuán)的直接還原,將一根

5、直徑為20mm、長(zhǎng)為3m的不銹鋼圓管從爐頂插入緩冷段,增強(qiáng)爐內(nèi)的透氣性,使?fàn)t內(nèi)氣壓減小,碳的氣化反應(yīng)能順利進(jìn)行,從而使整個(gè)直接還原反應(yīng)能順利進(jìn)行。強(qiáng)化直接還原后,球團(tuán)內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)不再出現(xiàn)“渾圓狀”的浮氏體,鐵橄欖石的含量明顯減少,還原效果明顯得到提高。將微波強(qiáng)化氧化球團(tuán)直接還原后的結(jié)果與常規(guī)加熱作用進(jìn)行了對(duì)比研究,研究表明:微波作用下氧化球團(tuán)在溫度為1050℃的條件下還原65min,金屬化率可以達(dá)到92.67％,比常規(guī)還原時(shí)間(150m