鐵礦預(yù)還原球團(tuán)微波加熱煤基直接還原研究.pdf

1、近年來(lái)短流程煉鋼工藝在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展,其入爐原料主要是廢鋼,但是我國(guó)廢鋼資源短缺,因此發(fā)展作為廢鋼優(yōu)質(zhì)替代品的直接還原鐵工藝就顯的十分重要。氧化球團(tuán)礦需要高效供熱才能實(shí)現(xiàn)快速還原,在傳統(tǒng)加熱反應(yīng)器內(nèi),物料依靠傳導(dǎo)和對(duì)流供熱,容易造成球團(tuán)受熱不均,發(fā)生球團(tuán)表面顆粒之間粘結(jié)粉化,降低還原速度,使反應(yīng)受到限制。微波加熱具有高效節(jié)能的特點(diǎn),煤基微波直接還原能耗理論計(jì)算表明:使用微波加熱的方法還原每噸海綿鐵的能耗為3.04GJ,C/F

2、e=0.531時(shí)消耗還原煤654.44kg。采用預(yù)還原球團(tuán)進(jìn)行直接還原可以顯著降低微波能的使用,當(dāng)預(yù)還原球團(tuán)金屬化率達(dá)到42.8％,其還原所消耗的微波能僅為氧化球團(tuán)直接還原所需微波能的32％。與傳統(tǒng)加熱不同,采用微波加熱時(shí),微波能夠“選擇性”地加熱試驗(yàn)原料中的吸波物質(zhì),對(duì)微波吸收能力強(qiáng)的物質(zhì)可以優(yōu)先被加熱到很高的溫度。小型工業(yè)微波爐升溫試驗(yàn)表明：預(yù)還原球團(tuán)在微波場(chǎng)中的升溫速率隨其金屬化率的增加而小,通過(guò)對(duì)其介電常數(shù)的計(jì)算也證實(shí)了以上試驗(yàn)

3、結(jié)果。當(dāng)預(yù)還原球團(tuán)金屬化率為42.85％時(shí),其表觀升溫速率仍為0.332K/s,還原劑具有良好的吸波性能,粒徑小的碳質(zhì)還原劑升溫速率更快,在微波加熱中形成高溫?zé)狳c(diǎn),加快了碳的氣化反應(yīng),促進(jìn)了球團(tuán)直接還原。
　　 在豎爐中微波加熱預(yù)還原球團(tuán)配加還原劑混合料的升溫速率是不斷變化的,在低溫升溫階段及高溫反應(yīng)階段有著不同的升溫規(guī)律:低溫時(shí)混合料升溫速率主要受到微波輸入功率及還原劑粒度的影響,微波輸入功率越高、混合料中細(xì)粒級(jí)還原劑比例越高

4、,混合料升溫速率越快；在高溫時(shí)混合料的升溫速率主要受到微波輸入功率及還原劑用量、種類的影響,微波輸入功率越高、還原劑用量越高、雜質(zhì)越多混合料升溫速率越快。在這兩個(gè)階段由于細(xì)粒級(jí)還原劑及還原反應(yīng)的存在,預(yù)還原球團(tuán)還原程度對(duì)混合料的升溫影響不大。
　　 在微波作用下預(yù)還原球團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)快速還原,在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到很好的還原效果。當(dāng)金屬化率為42.85％的預(yù)還原球團(tuán)采用微波加熱、配加細(xì)煤粉、高溫還原時(shí)間為63min、還原溫度為1000～

5、1050℃時(shí)還原產(chǎn)品的金屬化率達(dá)到98.75％。預(yù)還原球團(tuán)微波加熱煤基直接還原試驗(yàn)表明:隨著預(yù)還原球團(tuán)金屬化率的提高,在相同的工藝條件下,產(chǎn)品的金屬化率越高。而當(dāng)預(yù)還原球團(tuán)的金屬化率大于27.5％后,金屬化率提高的幅度降低。
　　 運(yùn)用光學(xué)顯微鏡對(duì)預(yù)還原球團(tuán)微波加熱直接還原產(chǎn)品進(jìn)行了研究,結(jié)果表明：當(dāng)預(yù)還原球團(tuán)金屬化率較低時(shí),浮氏體及Fe3O4混合體顆粒呈橢圓球形分布在球團(tuán)內(nèi)部,深還原從顆粒表面開(kāi)始進(jìn)行；而預(yù)還原球團(tuán)金屬化率增加