球团理论与工艺7特殊球团法.ppt
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1、7 特殊球团法,7.1 金属化球团矿,7.1.1 概述,金属化球团矿是将生球或经氧化焙烧后的球团矿,在还原装置中用还原剂(固体和气体)进行预还原,除去铁矿石中铁氧化物的含氧量,从而可得到有一部分或绝大部分氧化铁转变为金属铁的球团矿。,7 特殊球团法,金属化程度较低(2050%)和酸性脉石较高的球团矿,一般用于炼铁的原料。 若作为电炉炼钢的原料,金属化程度一般较高(7090%以上),且酸性脉石要求愈少愈好。,7.1 金属化球团矿,7.1.1 概述,金属铁增加10%,焦比降低5-6%,生产率提高5-9%。,7 特殊球团法,7.1.2 金属化球团矿还原机理,氧化球团矿的还原是逐段呈带状发展的。 逐段
2、是氧化铁与还原剂作用时,还原经过 Fe2O3Fe3O4FeOFe(570以上) 或Fe2O3Fe3O4Fe(570以下)等阶段完成。 呈带状是还原时,每个上列氧化物相形成包围价数比较高的氧化铁,而中心是未还原的最高价氧化铁(Fe2O3或Fe3O4),最外层是金属铁。,(1)金属化球团矿还原过程,7 特殊球团法,7.1 金属化球团矿,7.1.2 金属化球团矿还原机理,但是当球团较小时及气体还原剂能自由穿透整个球团,或者球团内配有固体还原剂时,还原仅具有逐段性,而没有明显的呈带性。,随着还原反应向球团中心推移,外层的金属铁层及次层低价氧化铁层的厚度不断增加,而内层的较高价氧化铁层则依次缩小。,7
3、特殊球团法,7.1.2 金属化球团矿还原机理,气体还原剂,氧化铁的还原有两种机理起决定性作用: 1)在固体与气体间的相界反应; 2)在固体反应剂相界上及其内部由于金属铁向较高含氧量区域扩散而产生固相反应。,快速还原时,球团外表形成一层多孔的金属铁,还原气体可以在固相层内扩散,在FexO/Fe界面上,浮士体被还原为金属铁,铁离子向被还原的铁氧化物内扩散,使较高级铁氧化物转变为较低级的铁氧化物,受FexO/ Fe界面反应所控制。,(2)气体还原剂对氧化铁的还原机理,7 特殊球团法,若外表面形成一层比较致密的金属铁层时,还原气体无法进入到球团矿内部,只能发生由球团表面除去氧的反应。而氧化铁的还原则是
4、通过Fe2(Fe3)和O2-在固相产物层晶格内的扩散进行的,反应速度受这些离子扩散控制的影响。,7.1.2 金属化球团矿还原机理,(2)气体还原剂对氧化铁的还原机理,7 特殊球团法,还原剂为固体燃料时, 1)在不与铁矿物混合制成球团矿,而以单独的方式喷射入还原设备的高温区内(回转窑),则煤粉燃料将受高温作用而氧化成煤气,此时的还原过程基本上与气体还原剂相同。 2)若将固体还原剂经细磨后,混匀到球团内部,呈均匀分布,还原过程则时氧化铁与碳直接发生反应,生产较低级铁氧化物和CO。,7.1.2 金属化球团矿还原机理,(3)固体还原剂对氧化铁的还原机理,7 特殊球团法,当反应温度高于9001000时,
5、只要球团矿内有足够数量的固体还原剂,则直接还原产生的CO的浓度,从球团中心到外表都超过Fe2O3和CO反应生成Fe和CO2时所需的CO平衡浓度。 此时,在球团内部气相中的CO和CO2的比值,接近固体碳气化反应的平衡值,这样就可防止外表金属铁被CO2再度氧化。,7.1.2 金属化球团矿还原机理,(3)固体还原剂对氧化铁的还原机理,为什么铁氧化物不与碳反应生成CO2?,7 特殊球团法,7.1.3 金属化球团生产工艺,块矿/球团,粉矿,固态,液态,煤,煤气,按还原剂和铁矿石种类分直接还原工艺,7 特殊球团法,7.1.3 金属化球团生产工艺,不同直接还原工艺的主要特点比较,7 特殊球团法,7.1.3
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