250kg級(jí)氫碳熔融還原熱模擬試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，面臨著資源、能源、環(huán)境的壓力。傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝需要燒結(jié)礦和焦炭為原料，在造塊和煉焦的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的污染；同時(shí)，中國(guó)的富鐵礦和焦煤儲(chǔ)量不多，資源短缺。從上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始，熔融還原煉鐵技術(shù)有著較大的發(fā)展，Corex等工藝已工業(yè)化，在環(huán)境方面有較大優(yōu)勢(shì)。目前的熔融還原工藝中主要是利用煤炭，因此不能降低CO2的排放。因此，提出了氫-碳熔融還原新工藝，用氫氣代替部分煤炭，實(shí)現(xiàn)降低CO2的排放量。
　　 本文基于氫冶

2、金原理提出了碳-氫熔融還原思想，其還原工藝原理表達(dá)為以下方程：
　　 還原：Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O
　　 供熱：2C+O2=2CO
　　 制氫：CO+H2O=H2+CO2
　　 總反應(yīng)為：Fe2O3+3C+3/2O2=2Fe+3CO2
　　 H2通過(guò)水煤氣轉(zhuǎn)化，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。氫-碳熔融還原工藝采用底吹氫氣，鐵礦在熔融狀態(tài)下被還原為鐵。為此，本文進(jìn)行了氫碳熔融還原試驗(yàn)研究，為氫冶金

3、提供有益的探索。
　　 本工作進(jìn)行了能耗分析，了解氫還原情況下的熱力學(xué)優(yōu)勢(shì)；氫參加還原可以減少?lài)嶈F的熱耗，可以減少傳熱壓力；在高溫下由于H2還原的平衡常數(shù)大，高二次燃燒情況下H2仍然可以保持好的還原性。通過(guò)水模擬以及10kg熱模擬實(shí)驗(yàn)，明確了底吹情況下底吹氣體最低、合適以及最大流速和流量；通過(guò)水模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了本試驗(yàn)中內(nèi)徑為0.8mm的針孔式透氣塞。在進(jìn)行熱模擬試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)分為二個(gè)階段；第一階段是通過(guò)底吹氮?dú)膺M(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備參

4、數(shù)的摸索，考察了渣量、熔池溫度、熔池的攪拌強(qiáng)度，石墨套等主要因素對(duì)還原情況的影響，同時(shí)獲得了試驗(yàn)的操作參數(shù)。底吹氮?dú)夂侠淼臍饬繛?.7-2.0m3/h之間，攪拌功為6.05-7.11kw/t;溫度在1400-1500℃下，進(jìn)行了碳還原動(dòng)力學(xué)計(jì)算，碳還原速率常數(shù)為0.6-0.75g-Fe/ cm2·min。第二階段進(jìn)行了底吹氫氣試驗(yàn)，試驗(yàn)比較順利的實(shí)現(xiàn)了氫氣和氮?dú)馇袚Q。底吹氫氣壓力0.03Mpa左右，流量為1.2-1.8m3/h情況下，整