鐵礦球團微波加熱煤基直接還原基礎(chǔ)與技術(shù)研究.pdf

1、分類號UDC密級——博士學(xué)位論文鐵礦球團微波加熱煤基直接還原基礎(chǔ)與技術(shù)研究FUNDAMENTALANDTECHNICALRESEARCHOFIRONOREPELLETSCOAL—BASEDDIRECTREDUCTIONBYMICR0Ⅵ岍HEATING作者姓名：學(xué)科專業(yè)：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：胡兵鋼鐵冶金資源加工與生物工程學(xué)院黃柱成教授論文答辯日期竺!!：生答辯委員會主席』軍i耄薹√習(xí)中南大學(xué)2012年12月博士學(xué)位論文摘要摘要傳統(tǒng)鋼

2、鐵生產(chǎn)流程長、投資大、能耗高、污染嚴重，而且焦煤資源日益枯竭，開發(fā)一種以煤代焦、節(jié)能減排、高效緊湊的煉鐵新工藝具有重大的戰(zhàn)略意義。本文以鐵礦球團和無煙煤為主要研究對象，開展了鐵礦球團微波加熱煤基直接還原的基礎(chǔ)與技術(shù)研究。論文研究的主要創(chuàng)新點和結(jié)論如下：研究了鐵礦球團和煤的電磁性能及其微波加熱升溫特性。球團或團塊的升溫速度快慢順序是：Fe304FeO≈Fe203≈氧化球團Fe粉；在微波作用下鐵礦球團物相及其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了改變，鐵氧化物反應(yīng)活性

3、增強，促進了鐵氧化物的還原。無煙煤在微波場中強烈吸收微波，具有還原劑和發(fā)熱體雙重作用，加快了固定碳的氣化反應(yīng)。采用光學(xué)顯微鏡、XRD和SEM等現(xiàn)代測試技術(shù)研究了鐵礦球團微波加熱煤基非等溫還原過程物相和顯微結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，微波作用下球團中的顆粒出現(xiàn)碎裂，促進了鐵氧化物還原反應(yīng)，以及晶格發(fā)生變化而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成球團膨脹。當升溫到850℃，還原度為4306％時膨脹率最大，球團強度最低為320N／個，進一步還原時金屬鐵增多，鐵晶粒遷移、聚

4、集、長大，溫度上升到1050℃并恒溫50min時，球團的還原度達97％，金屬化球團的抗壓強度達到1035N／個。揭示了微波作用下鐵礦球團煤基還原過程的規(guī)律。鐵礦氧化球團微波加熱煤基還原受CO的內(nèi)擴散控制；當還原氣氛不足，鐵礦顆粒碎裂后未能快速還原而形成渾圓狀FeO并快速長大，當存在Si02時，形成了大量的FeSiO。，阻礙還原進行。研究了預(yù)還原球團微波加熱煤基直接還原新工藝。鐵礦氧化球團經(jīng)預(yù)還原后，結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)達、體積膨脹小，具有較