Cr2O3含碳球团的还原过程

微波加热在含碳球团中应用的研究

文章编号:100221639(2001)0620008203 微波加热在含碳球团中应用的研究 陈　津1,刘　浏1,曾加庆1,任瑞刚2 (1.钢铁研究总院,北京　100081;2.宣化钢铁公司,河北宣化　075100) 摘要:论述了微波加热含碳球团的基本原理和应用效果。赤铁矿和磁铁矿是吸收微波的良好介质,活性碳和焦炭也能较好地吸收微波。含水的粘结剂(水泥)能提高含碳球团吸收微波的效果和升温速度。并提出了微波加热技术在含碳球团中应用亟待解决的问题。 关键词:微波加热;含碳球团;冶金应用 中图分类号:TM924.76 文献标识码:A Study on the M icrowave Hea ti ng of Pellets Con ta i n i ng Coa l CH EN J in1,L I U L iu1,ZEN G J ia2qing1,R EN R u i2gang2 (1.Cen tral Iron&Stcel R esearch In stitu te,Beijing　100081,Ch ina; 2.Xuanhau Iron&Steel Co.,Xuanhau　075100,Ch ina) Abstract:T he basic p rinci p le and app licati on of the m icrow ave heating of pellets con tain ing coal are discu ssed in the paper. H em atite and m agnetite are good m edia of m icrow ave ab so rp ti on.Charcoal and coke are also relatively good m edia fo r m icrow ave ab so rp ti on.B inder con tain ing w ater can increase the m icrow ave ab so rp ti on effetiveness and heating rate of the pellets con tain ing coal.Som e p rob lem s on the m icrow ave heating of pellets con tain ing coal are p resen ted. Key words:m icrow ave heating;pellet con tain ing coal;app licati on in m etallu rgy 1　微波的热效应和微波加热技术 20世纪中期,微波理论和技术得到了不断完善,发现了微波的热效应。很多物体在微波照射下能够吸收微波能量使之转化为热能,这一现象成为微波加热的物质基础[1]。微波加热技术的研究和应用在国外始于20世纪40年代。微波加热与传统加热的区别是,传统加热是依靠热源通过传导、对流和辐射的方式,首先使物体表面加热,然后通过热传导,使物体内部温度由表及里逐渐升高。热量在多数物体内传递的速度很慢,因此达到整个物体加热需要较长时间。而微波加热是根据微波在穿透介质体(导体和绝缘体的过渡状态)的过程中,介质体能够把微波能转变为热能而实现的。微波加热属于体积加热。只要介质体不是很厚(相对而言),就可以很快达到整体加热的效果。微波作为加热能源的应用,是近几十年发展起来的新技术。微波加热具有以下特点: (1)微波加热为穿透性加热,加热速度快。这表 收稿日期:2001208206 作者简介:陈　津(19552　),男,河北武清人,副教授,主要从事熔融还原研究工作; 刘　浏(19512　),男,北京人,教授,主要从事钢铁 冶金工作.现为微波能转化为热能的即时性。根据德拜理论,极性分子在极化驰豫过程中的驰豫时间Σ,与外加交变电磁场极性改变的圆频率Ξ有关,在微波频段时有ΣΞ≈1。以工业微波加热设备常用的两种微波工作频率915M H z和2450M H z计算,得到Σ约为1029～10210s数量级。因此,微波能在物料内转化为热能的过程具有即时性[2],宏观上表现为加热速度快。 (2)选择性加热,只能对吸收微波的物料(介质体)有加热效应。物料对电磁波的吸收特性是指电磁波能够穿透到物料内部,其穿透的距离,在理论上与电磁波波长同数量级。与微波(厘米数量级)相比,红外电磁波比微波波长短得多(仅微米数量级)。因此,红外线只能透入物料表面层,其对物料加热升温是依靠物料表面导热,把热量传入内部。而微波却能透入物料内部深层,被物料吸收转换成热能对物体直接加热,形成物料独特的受热方式——物料整体被加热,即所谓无温度梯度加热。 (3)只对物料加热,环境热损耗低,高效节能,无污染。微波加热属介质加热范畴,不同物料介质特性所吸收的微波能量是不同的。这种介质吸收微波能量的选择性为微波利用率的提高提供了有利条件。 (4)加热过程操作简便,适宜自动控制。由于微

球团矿质量冶金性能

球团矿质量应包括化学成分、物理性能和冶金性能等三个方面。具体要求如下表： 各指标含义及测定方法： 1）抗压强度 球团矿抗压强度的检测标准和国际标准ISO 700相同。国标（GB/T14201-93）。随即取样大约1公斤，每次试验应区直径12.5~10.0mm 成品球60各进行试验。 2）筛分指数 筛分指数的测定方法：取100kg 试样，分成五分，每分20kg ，用5mm ×5mm 的筛子筛分，受筛往复10次，称量大雨5mm 筛上物出量A ，以小于5mm 占试样质量的百分数作筛分指数%。 筛分指数 =(100-A) ×100/100 我国要求球团矿筛分指数不大于5%。 3）转鼓指数 转鼓强度是评价球团矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标。因为耐磨性能代表乐球团矿形成粉末的倾向。世界各国采用的测定方法尚未统一，但我国已参考国际标准（ISO3271-1975）作为现行国家标准方法。 4）球团矿还原性 还原性是指球团矿被还原气体CO 和H2还原的难易程度，还原性好，有利于降低焦比。影响还原性的因素主要有矿物组成、结构、致密程度、粒度、和气孔率等。目前采用热天平减重法测定还原性，国标（GB/T13241-91）。 还原度指数 RI=100]10043.043.011.0[ 2 011 ???--w m m m w w t m 0:试样质量 m 1:还原开始前试样质量,g m t :还原后的试样的质量,g w 1:还原前试样中FeO 的含量

w2:试验前试样的全铁含量% 5）球团矿低温还原粉化性能 球团矿进入高炉炉身上部在500~600℃区间，由于受气流冲击及Fe2O3->Fe3O4->FeO还原过程发生晶形，导致球团矿粉化，直接影响高炉内气流分布和炉料顺性。低温还原粉化测定主要有静态法和动态法，我国大部分研究者和生产企业倾向于采用静态法还原粉化指标，而且把静态法作为国家标准（GB/T13242-91）。低温还原粉化指数RDI分别用RDI+6.3RDI+3.15和RDI-0.5表示。 6)球团矿还原膨胀 球团矿在还原过程中，由于时发生晶格转变，以及浮氏体还原可能出现的铁晶须，使其体积膨胀，球团若出现异常膨胀将直接影响高炉顺性和还原过程，某些球团矿的膨胀可达原体积的300%，一般认为膨胀率在20%以上的球团矿就不宜在高炉或直接还原竖炉中大量使用，因为有可能造成悬料。目前球团矿的还原膨胀指数作为评价球团矿质量的重要指标。测定方法为国标（GB/T13240-91）。 7）软化性能 软化性包括开始软化温度和软化区间两个方面。开始软化温度指铁矿石在一定荷重下加热的开始变形温度；软化区间是指球团矿软化开始到软化终了的温度范围。通常矿石的开始软化温度高，则软化区间较窄；反之，则软化区间较宽。 高炉冶炼要求铁矿石具有较高的开始软化温度和较窄的软化区间，以使高炉内不会过早地形成初渣，初渣中FeO含量高，使炉内透气性变坏，并增加炉缸热负荷，严重影响冶炼过程的正常进行。 铁矿石不是纯物质的晶体，因此没有一定的熔点，而具有一定范围的软熔区间。检验使测定软化开始和终了温度，通常将矿石在荷重还原条件下收缩率为4%时的温度定为软化开始温度，收缩率为40%时的温度定为软化终了温度。我国软化性能测定尚无统一标准，一般采用升温法，荷重在50~100Kpa在CO=30%,N2=70%的气流中还原150~240min（或还原度80%）。 8）熔滴性 矿石软化后，在高炉内继续下行，被进一步加热和还原，并开始熔融。在熔渣和金属达到自由流动、积聚成滴前，软熔层透气极差，出现很大的压力降。生产高炉软熔带压力降约占高炉料柱总压力降的60%。人们对矿石在模拟高炉冶炼条件下的熔滴过程进行研究，并测定其滴落开始温度、终了温度及过程压力降作为评价矿石熔滴性能的依据。 矿石熔滴性能指标及其测定方法尚未标准化。一般是将规定质量和粒度的矿样，放入试验炉内，试样上下均铺有一定厚度的焦碳以模拟软熔带中的焦窗。试样上面荷重50~100，由下部通入规定成分和流量的还原性气体，并以一定的速度将温度升到1500~1600度进行测定。 国内普遍采用压差陡升温度表示矿石开始熔化温度，第一滴液滴下温度表示滴落温度，以开始熔化和开始滴下的温度差未熔滴温度区间，以最高压差表明熔滴区的透气性状况。高炉操作要求熔滴温度高些，区间窄些，最高压差低些为好。

铁碳微电解结构分析图文稿

铁碳微电解结构分析文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

萍乡拓步环保研发生产的第三代TPFC采用规整球形结构，填充空隙更均匀，废水与颗粒表面接触更充分，传质效率更高，反应更彻底。应用于微电解反应器，可高效去除废水中重金属离子、色度、高浓度有机物（COD）,对环状及长链大分子有机物进行开环断链，对有毒、有害有机污染物破解有毒官能团，提高工业废水的可生化性。反应活性高，不钝化，不板结，不堵塞，可定期反洗，产品使用过程无需更换，只需定期补充即可。与市场上炼钢球团改性铁粒对比，该产品处理效率提高一倍以上。 一、新型铁碳TPFC应用特点 1、活性高 TPFC新型铁碳微电解填料内含稀贵微量元素M，铁-碳-催化元素M-形成空间网状结构，提高氧化还原电位，采用高温磁化构架、微孔活化技术，形成多孔结构，比表面积大，表面Zeta电位高，能大幅度降低污染物开环、断链及降解反应的活化能，提高反应速率和净化效率。 2、孔隙率高，堆密度低 TPFC新型铁碳微电解填料采用专业构架成孔技术，孔隙率高，堆密度0.8- 1.2g/cm3，材料省，大幅度降低工程成本。 3、清洗方便，高效稳定 TPFC新型铁碳微电解填料采用规整球形颗粒结构，区别于市场上所有其它类型微电解填料，反洗更容易，更节水，产品活性稳定高效。

4、无钝化 TPFC新型铁碳微电解填料将微电解正负极材料有机地结合到一体，即在单个颗粒内同时形成无数个正负电极对，使放电反应永远畅通无阻，从根本上避免微电解工艺由于材料表面致密氧化物覆盖导致的钝化现象发生。真正实现无钝化、无需更换，只需根据其缓慢溶解速度，定期补加即可。 5、无堵塞无板结 TPFC新型铁碳微电解填料为单一材料（多元素复合一体），无需组配，密度一致，可定期反冲洗，从根本上解决使用过程中材料间杂质堵塞、填料板结等问题。 6、消耗量少 TPFC新型铁碳微电解填料放电反应效率高，去除单位COD微电解材料消耗量少，产生污泥量小，处理成本低。 7、预处理（解毒）作用稳定确保后续生化高效运行 TPFC新型铁碳微电解填料采用过滤方式，来水水质波动对出水水质影响小，能充分确保出水水质可生化性满足后续生化处理要求，维持生化处理单元平稳高效运行，最终确保出水水质达标。 8、系列产品针对性更强，更高效 TPFC新型铁碳微电解填料根据不同废水类型研发专用型号产品，针对性更强、技术更专业、处理效率更高。

铁碳微电解结构分析

萍乡拓步环保研发生产的第三代铁碳微电解填料TPFC采用规整球形结构，填充空隙更均匀，废水与颗粒表面接触更充分，传质效率更高，反应更彻底。应用于微电解反应器，可高效去除废水中重金属离子、色度、高浓度有机物（COD）,对环状及长链大分子有机物进行开环断链，对有毒、有害有机污染物破解有毒官能团，提高工业废水的可生化性。反应活性高，不钝化，不板结，不堵塞，可定期反洗，产品使用过程无需更换，只需定期补充即可。与市场上炼钢球团改性铁粒对比，该产品处理效率提高一倍以上。 一、新型铁碳微电解填料TPFC应用特点 1、活性高 TPFC新型铁碳微电解填料内含稀贵微量元素M，铁-碳-催化元素M-形成空间网状结构，提高氧化还原电位，采用高温磁化构架、微孔活化技术，形成多孔结构，比表面积大，表面Zeta电位高，能大幅度降低污染物开环、断链及降解反应的活化能，提高反应速率和净化效率。 2、孔隙率高，堆密度低 TPFC新型铁碳微电解填料采用专业构架成孔技术，孔隙率高，堆密度0.8-1.2g/cm3，材料省，大幅度降低工程成本。 3、清洗方便，高效稳定 TPFC新型铁碳微电解填料采用规整球形颗粒结构，区别于市场上所有其它类型微电解填料，反洗更容易，更节水，产品活性稳定高效。

4、无钝化 TPFC新型铁碳微电解填料将微电解正负极材料有机地结合到一体，即在单个颗粒内同时形成无数个正负电极对，使放电反应永远畅通无阻，从根本上避免微电解工艺由于材料表面致密氧化物覆盖导致的钝化现象发生。真正实现无钝化、无需更换，只需根据其缓慢溶解速度，定期补加即可。 5、无堵塞无板结 TPFC新型铁碳微电解填料为单一材料（多元素复合一体），无需组配，密度一致，可定期反冲洗，从根本上解决使用过程中材料间杂质堵塞、填料板结等问题。 6、消耗量少 TPFC新型铁碳微电解填料放电反应效率高，去除单位COD微电解材料消耗量少，产生污泥量小，处理成本低。 7、预处理（解毒）作用稳定确保后续生化高效运行 TPFC新型铁碳微电解填料采用过滤方式，来水水质波动对出水水质影响小，能充分确保出水水质可生化性满足后续生化处理要求，维持生化处理单元平稳高效运行，最终确保出水水质达标。 8、系列产品针对性更强，更高效 TPFC新型铁碳微电解填料根据不同废水类型研发专用型号产品，针对性更强、技术更专业、处理效率更高。

含碳球团还原反应及其技术

专家论坛 含碳球团还原反应及其技术 汪琦 (辽宁科技大学,辽宁鞍山114044) 摘要:对含碳球团的自还原反应和工艺中涉及的燃烧和氧化反应进行了论述,分析了煤的性质、氧化性气氛对含碳球团自还原性的影响;介绍并且评价了现有和正在研发的含碳球团 直接还原法和熔融还原法。 关键词:含碳球团;还原工艺;自还原性 中图分类号:TF124 文献标识码:A 文章编号:1006-4613(2009)04-0001-10 Reduction Reacti o n of Carbon-Conta i n ing Pellet and Its R educti o n Process W ang Q i (Sc ience and T echnology Un i v ersity of L iaon i n g,Ahshan114044,L iaon i n g,Ch i n a) Abstract:Se lf reducti on reac ti ons o f carbon-conta i n i ng pe llet and combusti on and ox i d izi ng reac tions i nvo lved i n t he reducti on process are discussed,and effects of coa l properti es and ox i d izi ng at m osphere on the self-reduc tion o f carbon-conta i n i ng pe llet are ana l y zed.Ex isti ng and be i ng de- ve loped pro cesses o f t he direc t reduction and m elti ng reduc tion of carbon-conta i n i ng pellet are i ntro- duced and t hen eva l uated. K ey word s:ca rbon-contai n i ng pe ll et;reducti on process;self-reduction 含碳球团是指由含铁粉料配以固体还原剂(煤粉和焦粉等)和适当的粘结剂,经充分混合后经造球机造球或压球机压制而成的一种含碳含铁的小球或冷压块。含碳球团还原技术特点是含碳球团在使用时不需固结或冷固结,可以回收处理钢铁企业的废料,无论在经济上,还是在环保上都具有重要意义。可实现在1200~1300 温度下的快速还原;还原过程中产生的气体从球团内排出,能够抑制气相中氧化性气氛对球团的氧化作用,使含碳球团在氧化性气氛中能够还原,为在还原反应器内用高温烟气或直接燃烧还原过程中产生的可燃性气体提供还原耗热创造了条件。含碳球团还原技术受到越来越多的冶金工作者的重 汪琦,教授,博士生导师,现任辽宁科技大学材料科学与工程学院冶金系主任,辽宁省优秀专家,中国金属学会青年委员会委员,辽宁省金属学会理事,w angq i8822@s i na.co https://www.wendangku.net/doc/6918408354.html,。视。 本文对含碳球团自还原反应和在工艺中涉及的燃烧和氧化反应等进行了论述,并对鞍钢开发含碳球团还原技术提出了合理建议。 1 含碳球团还原过程中的化学反应 1.1 含碳球团自还原反应及其影响因素 1.1.1 含碳球团还原反应及其特点 由于含碳球团的碳在整个球团内均匀分布,当球团达到一定温度时,分布在球团内的无数碳粒与铁氧化物发生反应,因此球团内部的还原可以称为 自还原 。煤中挥发分占可燃基的10% ~40%,煤被加热到足够高温度时开始析出挥发分气体。挥发分中的可燃性气体除了一氧化碳和氢气外,主要是碳氢化合物,高温下碳氢化合物二次分解成碳和氢。因此,将铁矿粉和煤粉混合制成的含碳球团自还原过程极为复杂,它包括如下 1

烧结球团部分复习题

1 原料混合的目的是？ 2 什么是二次含铁原料？ 3 造球时，加水的目的是？ 4 造球过程中如何控制生球水分？

5 生球成球的三个阶段？每个阶段起决定意义的是？ 形成母球：主要是水的润湿 母球长大：水的润湿和机械力同时作用 母球密实：主要是机械力作用 6 生球的干燥由哪几个过程组成？ 生球的干燥过程是由表面汽化和内部扩散两个过程组成。 7 球团干燥方式有几种？实际生产中多采用哪种干燥方式？原因是？ 8 球团爆裂多发生在哪个阶段，发生爆裂的原因是？ 多发生在干燥阶段。原因是：干燥过程由表面汽化控制转为内部扩散控制后， 9 影响生球干燥的因素有哪些？

10 强化干燥的途径？ 11 生产中提高生球破裂温度的途径是？ （1）逐步提高干燥介质的温度和气流速度； （2）采用鼓风和抽风相结合进行干燥； （3）薄层干燥 （4）在造球原料中加入添加剂以提高生球德尔破裂温度。 12 球团生产工艺包括那几个阶段？其中干燥和焙烧的目的是？ 干燥、预热、焙烧、均热、冷却 干燥目的：降低生球中的水分，避免其在高温焙烧时因加热过急、水分蒸发过快而破裂、粉化、恶化料层的透气性，影响球团矿质量。 焙烧目的：通过在低于混合料熔点的温度下进行高温固结，使生球发生收缩而且致密化，并使生球具有足够的机械强度和良好的冶金性能，以满足高炉冶炼要求。 13 球团矿固相固结的前提是？ 球团的焙烧温度低于球团的熔融温度。此时，球团内的矿粒在低于其熔点的温度下相互粘结，并逐步形成固熔体。 14 什么是正常膨胀？其体积膨胀值是？对高炉冶炼的影响？ 球团矿在高炉还原时体积膨胀值<20%属于正常膨胀，此时高炉生产可正常进行。 15 什么是异常膨胀？其体积膨胀值是？对高炉冶炼的影响？ 球团矿在高炉内还原时的体积膨胀值在20%~40%之间的属于异常膨胀。 此时，高炉炉况将发生恶化，如炉内料柱透气性变差，煤气分布失常，炉尘明显增多等严重影响高炉的正常冶炼。

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试题库 一、填空题 1.高炉生产的主要原料是___________________ 、 _________ 和熔剂。 答案：铁矿石及其代用品；燃料 2.炼铁的还原剂主要有三种，即__________ 、 _________和_________ 。 答案：碳、一氧化碳、氢 3.高炉内CO 不能全部转变成CO2 的原因是因为铁氧化物的____________需要过量的CO 与生成物平衡。答案：间接还原 4.钢、铁都是铁碳合金，一般把碳含量大于 2.00%叫_______________ 。 答案：铁 5.硅的氧化反应是________反应，低温有利于硅的氧化。答：放热 6.钢中加入适量的铝，除了脱氧的作用以外，还具有___________ 的作用。 答案：细化晶粒 7.在硫的分配系数一定的条件下，钢中含硫量取决于_______中硫含量和渣量。答案：炉渣 8. 要使炉况稳定顺行，操作上必须做到三稳定，即 ____________ 、 ____________ 、 ____________。答案：炉温、碱度、料批 9.钢中有害气体主要是_________ 、 _________。答案： H； N 10.炼钢的基本任务有脱碳、脱硫、脱氧合金化和__________。 答案：去气和去夹杂物 11.造渣方法根据铁水成份和温度，冶炼钢种的要求选用_______、双渣法、留渣法。措施。答案：单渣 12.12.铁矿石还原速度的快慢，主要取决于____________和 ____________的特性。 答案：煤气流；矿石 13.生铁一般分为三大类，即____________ 、 ____________、 ____________。 答案：铸造铁、炼钢铁、铁合金 14.在钢材中引起热脆的元素是____________ ，引起冷脆的元素是 ____________ 。 答案： Cu、 S；P、 As 15.在 Mn 的还原过程中， ____________是其还原的首要条件, ____________ 是一个重要条件。答案：高温；高碱度 16.炉渣中含有一定数量的MgO ，能提高炉渣 ____________ 和 ____________。 答案：流动性；脱硫能力 17.氧气顶吹转炉炼钢操作中的温度控制主要是指__________和终点温度控制。。 答案：过程温度 18.氧气顶吹转炉炼钢影响炉渣氧化性酌因素很多，经常起主要作用的因素是 _________。答案：枪位和氧压 19.铁子预处理主要是指脱硫，另外也包括___________ 。答案：脱硅和脱磷 20.影响高炉寿命的关键部位是____________ 和 ____________ 。答案：炉缸；炉身中部 21.氧气预吹转炉传氧方式一般有直接传氧和（间接传氧）两种方式。 22.高炉下部调剂中 ,凡是减少煤气体积或改善透气性的因素就需____________ 风速和鼓风动能；相反，则需相应 ____________ 风速和鼓风动能。答案：提高；减小 23 转炉入炉铁水温度应在_________以上。答案： 1250 ℃ 24.一般规定矿石中含硫大于为____________ 高硫矿。答案： 0.3% 25.FeO 含量对烧结矿质量的影响主要表现在____________和 ____________两个方面。

球团矿生产工艺

球团矿生产工艺 1 球团矿生产迅速发展的原因 (1)天然富矿日趋减少，大量贫矿被采用 ①铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高。 ②过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量。 ③细磨精矿粉易于造球，粒度越细，成球率越高，球团矿强度也越高。 (2)球团法生产工艺的成熟 ①从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料。 ②生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展。 ③技术经济指标显著提高。 ④球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。 (3)球团矿具有良好的冶金性能粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高，有利于强化高炉冶炼。 2 球团矿生产方法及工艺流程 目前世界上球团生产应用较为普通的方法有竖炉球团法、带式焙烧机球团法和链篦机－回转窑球团法。竖炉球团法是最早发展起来的，曾一度发展很快。但随着钢铁工业的发展，要求球团工艺不仅能处理磁铁矿，而且能处理赤铁矿、褐铁矿及土状赤铁矿等，另外高炉对球团矿的需求量不断增加，要求设备向大型化发展。因此相继发展了带式焙烧机、链篦机－回转窑、环形焙烧炉等方法。这些方法一直处于彼此相互竞争状态。 球团法按生产设备形式分，有竖炉焙烧、带式机焙烧、链篦机一回转窑焙烧及隧道窑、平地吹土球等多种。 根据球团的理化性能和焙烧工艺不同，球团成品有氧化球团、还原性球团(金属化球团)以及综合处理的氯化焙烧球团之分。目前国内生产以氧化球团矿为主。竖炉及带式机焙烧是生产氧化球团矿的主要方法。 图3－14是典型的我国球团矿生产工艺流程，与国外不同的是在混料后造球前(或配料后混料前)加有烘干设施，这是弥补精矿粉水分高而且不稳定的不足，一般烘干设施是将精矿粉水分控制到比最适宜造球水分低1％～2％。由于我国精矿粉粒度过粗，比表面积小，所以在新建的球团厂的流程中又加了润磨机，在造球前混合料经润磨机加工，可使精矿粉的比表面积增加10 9／6～15％，有利于造球。 球团生产一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理

甲醇还原球团研究

甲醇还原球团矿的实验研究 甲醇系结构最为简单的饱和一元醇，化学式为CH3OH,又名“木醇”或“木精”。甲醇常温下是无色有酒精气味易挥发的液体，有毒，误饮5-10ml能使双目失明，大量饮用会导致死亡。甲醇易燃，其蒸气与空气能混合形成爆炸混合物，甲醇完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量。方程式2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O工业制法和储备工业上用一氧化碳和氢气的混合气（合成气）在一定的条件下制备甲醇。 甲醇可用作溶剂和燃料，也是一种化工原料，主要用于生产甲醛。甲醇分子中，碳原子以SP3杂化轨道成键，为极性子。主要参数见下： 甲醇在高温下会发生裂解，生成H2和CO,甲醇还原球团的实质不妨理解为H2和CO混合气还原铁矿石。然而，甲醇裂解产生的H2毕竟有限，难保证球团第一阶段的还原充分，为保证实验达到预期成果，还需要单独通入氢气还原，氢气由氢气发生器电解制取。 甲醇还原球团矿的过程分为三个阶段：铁矿石的还原、甲醇的裂解、金属铁的碳化。第一阶段通氢气还原时间需要足够长，以保证球团的充分还原，生成金属多孔的海绵铁，为甲醇的裂解提供良好的条件。第三阶段的还原时间不足时，碳沉积在球团表面上进行，碳被氧化消耗，只有反应时间足够长时，才有Fe3C

的生成。还原产物表层呈现灰色，多是由于富氢还原下碳沉积的发生。 研究方法 管式炉还原铁矿石制备碳化铁装置如图1.1所示。实验所用外购瓶装氮气，甲醇气体由无水甲醇液体通过蒸馏制得，氢气由氢气发生器制取，反应在管式炉刚玉管中进行。实验所选用的球团为产自巴西的镜铁矿，粒度控制在0.074-0.045mm，球团矿的主要成分如下表1-1所示。 图1.1还原装置示意图 1-氮气瓶；2-1号流量计；3-氢气发生器；4-2号流量计；5甲醇汽化装置；6-3号流量计；7-混气阀；8-4号流量计；9-管式气氛炉；10-计算机和阻抗检测系统 表1-1 巴西球团精矿的主要成分（%w） 名称TFe CaO MgO FeO SiO2 S Fe2O3 镜铁矿67.05 0.89 0.11 0.81 1.89 0.033 94.89 球团矿还原过程为：将质量为m的球团两端打孔，拧入螺钉，螺钉两侧连接上铁丝，封装在刚玉管内，两侧接上两根细长的刚玉管，接头处用水玻璃与氟

转底炉处理钢铁厂尘泥技术

转底炉处理钢铁厂尘泥 技术简介 北京科技大学 2014年3月1日

提纲 1技术概述 2钢铁厂尘泥基础特性 3钢铁厂尘泥制备内配碳球团的直接还原行为4转底炉处理钢铁厂尘泥工艺方案 5转底炉处理钢铁厂尘泥关键技术 6金属化球团在高炉炼铁中的应用

1技术概述 钢铁生产过程中粉尘的产生量一般为钢产量的8-12%左右，近年来，迫于铁矿资源紧张、污染物排放治理的压力，钢铁企业大都采用返回烧结的方法来利用这些粉尘，但由于粉尘中的Zn、Pb、K、Na等元素对烧结机产能、烧结矿质量及高炉顺行和长寿产生严重影响，因此，部分难利用粉尘不得不废弃，不但会对环境造成严重的污染，而且造成大量宝贵资源的浪费。实现钢铁厂含锌粉尘高效利用，不仅有利于减少钢铁企业污染物排放，而且还可以充分利用其中的有价资源，对于实现我国钢铁工业的可持续发展具有十分重要的意义。 2007年10月莱钢与北京科技大学共同申报了国家发改委循环经济高技术产业化示范项目，并获批准（发改办高技【2007】3194号文），开始了关于转底炉关键工艺技术及装备的研究开发工作。 通过关键工艺技术基础研究，掌握了复杂原料条件下的铁氧化物还原规律，建立了能量供给与多化学反应匹配的热工控制机制，揭示了直接还原条件下锌铅钾钠的高效脱除机理，形成了高效还原脱锌的系统工艺集成、基于原料特性的综合配料及成球技术、稳定长寿的转底炉本体结构设计与制造技术、灵活高效的热工控制技术、转底炉能量综合利用技术、转底炉二次粉尘回收技术、关键工艺装备设计及制造技术等关键技术。这些技术的应用，成功解决了在转底炉本体的设计制造技术、还原工艺及热工控制、二次粉尘的回收及转底炉余热回收利用等相关难题，达到了工程设计目标，实现了转底炉连续稳定运行。

球团矿质量冶金性能

球团矿质量应包括化学成分、物理性能和冶金性能等三个方面。具体要求如下表： 各指标含义及测定方法： 1）抗压强度 球团矿抗压强度的检测标准和国际标准ISO 700相同。国标（GB/T14201-93）。随即取样大约1公斤，每次试验应区直径12.5~10.0mm 成品球60各进行试验。 2）筛分指数 筛分指数的测定方法：取100kg 试样，分成五分，每分20kg ，用5mm ×5mm 的筛子筛分，受筛往复10次，称量大雨5mm 筛上物出量A ，以小于5mm 占试样质量的百分数作筛分指数%。 筛分指数 =(100-A) ×100/100 我国要求球团矿筛分指数不大于5%。 3）转鼓指数 转鼓强度是评价球团矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标。因为耐磨性能代表乐球团矿形成粉末的倾向。世界各国采用的测定方法尚未统一，但我国已参考国际标准（ISO3271-1975）作为现行国家标准方法。 4）球团矿还原性 还原性是指球团矿被还原气体CO 和H2还原的难易程度，还原性好，有利于降低焦比。影响还原性的因素主要有矿物组成、结构、致密程度、粒度、和气孔率等。目前采用热天平减重法测定还原性，国标（GB/T13241-91）。 还原度指数 RI=100]10043.043.011.0[ 2 011 ???--w m m m w w t m 0:试样质量 m 1:还原开始前试样质量,g m t :还原后的试样的质量,g w 1:还原前试样中FeO 的含量 w 2:试验前试样的全铁含量% 5）球团矿低温还原粉化性能 球团矿进入高炉炉身上部在500~600℃区间，由于受气流冲击及Fe 2O 3->Fe 3O 4->FeO 还原过程发生晶形 ，导致球团矿粉化，直接影响高炉内气流分布和炉料顺性。低温还原粉化测定主要有静态法和动态法，我国大部分研究者和生产企业倾向于采用静态法还原粉化指标，而且把静态法作为国家标准（GB/T13242-91）。低温还原粉化指数RDI 分别用RDI +6.3RDI +3.15和RDI -0.5表示。

各种铁碳合金转变关系

各种铁碳合金转变关系 1铁素体，奥氏体，马氏体是钢在不同温度下，或是不同处理使得存在形式，首先碳溶在铁中若含量极少，小于0.0218%，在较低温度时就会形成铁素体，碳含量增加的话就会存在铁素体和渗碳体，铁素体和渗碳体机械混合结构和成珠光体，将碳含量小于0.77%的铁加热到727摄氏度以上就会变成奥氏体，奥氏体与铁素体的不同是结构不一样，奥氏体是面形立方，铁素体是体心立方，将奥氏体以极快的速度冷却，它就不能变为低温下的铁素体和渗碳体混合结构，因为碳原子无法扩散，直接就切变成体心立方的马氏体，马氏体是碳过饱和溶于体心立方的铁中，之所以研究这些东西，在于这些结构的性质不同，如，铁素体有好的塑形，但是非常软，马氏体是很硬的，但塑形不怎么样，一般淬火得到的就是马氏体， 2正火得到珠光体组织，淬火是将奥氏体变化为马氏体，回火是将马氏体变为铁素体。 加入锰和镍能将奥氏体临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织，即所谓奥氏体钢。 3铁素体，奥氏体都有很好的塑性,韧性,珠光体有较高的综合机械性能;莱氏体\渗碳体都是脆性的,硬度高,耐磨性好;索氏体较珠光体有更高的综合机械性能;马氏体分2种:低碳M有很高的强韧性,高碳M有更高的耐磨性;屈氏体较索氏体的层片间距更小,屈服强度更高,弹性更好. 4奥氏体——碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 铁素体——碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体。 亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 渗碳体——碳与铁形成的一种化合物。 在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到Ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 珠光体——铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。 珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。

球团矿与烧结矿的比较

球团矿与烧结矿的比较 球团矿与烧结矿有如下不同： （1）球团矿适合于细磨精矿粉的造块。由于贫矿的大量开采利用，选矿后的精矿粒度很细，精矿粉用于烧结时，料层透气性很差，影响烧结矿的产量和质量。根据我国的铁矿资源条件，需要细磨精选的贫矿占的比重很大，球团矿的生产必将迅速发展。粒度较粗的矿粉和碎焦、轧钢皮、高炉炉尘等不适于造球的工业废弃物，则适于生产烧结矿。 球团对原料的要求比较严格，原料粒度越细越有利于造球。此外，矿物的性质、脉石成分和脉石含量，对于球团矿的生产工艺和成品质量都有很大影响。烧结矿对于原料的适用性比较强。 （2）在大多数冶金性能上，球团矿比烧结矿更好些，球团矿粒度均匀，含铁量高，还原性好，低温强度好。表是球团矿与烧结矿的质量比较。球团矿的气孔度虽小些，但由于是小于4-5mm的小气孔（烧结矿的气孔多数是5-15mm的大气孔），有利于提高强度和还原性。但是球团矿的碱度一般比烧结矿低。 高炉的冶炼实践表明，使用球团矿后一般都可以提高产量，降低焦比。但收效大小与冶炼条件有关。 （3）球团矿的常温强度好，在运输过程中粉碎较少，并且适合于长期贮存，而烧结矿则在长期贮存时，易失去强度。在生产过程中，由于球团矿焙烧时料层透气性好，强度好，与生产烧结矿相比，可以减少向大气中逸散的灰尘，有利于改善环境。 （4）球团矿的热还原强度比烧结矿差球团矿热还原强度降低同它在还原时产生膨胀有直接关系。球团矿的膨胀分两个阶段，第一阶段是在还原度小于30%之前出现的，称为正常膨胀。主要由于Fe2O3还原成Fe3O4时，发生晶格转变所引起的。第二阶段是在还原度达到30%以后出现的，称为异常膨胀。引起异常膨胀的一个原因，是在浮氏体还原成金属铁时出现纤维状金属铁，或“铁胡须”长大，促使体积膨胀。 影响球团矿体积膨胀的因素包括含铁矿物的形态、脉石成分、焙烧温度等，球团中FeO 越多，Fe2O3越少,则还原后体积膨胀率越小,强度降低也越小。因为Fe2O3少，可以减少因Fe2O3还原成Fe3O4时晶格转变而引起的膨胀。SiO2含量高的球团矿形成较多的渣相结，有利于提高球团矿的热还原强度。球团矿中含有一定量的K2O+Na2O时，因为可以加速铁氧化物的还原，使还原时体积膨胀增加，对热还原强度不利，适当提高焙烧温度，使球团中液相粘结增加可以提高热还原强度。 表1

球团矿质量冶金性能

球团矿质量冶金性能公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

球团矿质量应包括化学成分、物理性能和冶金性能等三个方面。具体要求如下表： 各指标含义及测定方法： 1）抗压强度 球团矿抗压强度的检测标准和国际标准ISO 700相同。国标（GB/T14201-93）。随即取样大约1公斤，每次试验应区直径~成品球60各进行试验。 2）筛分指数 筛分指数的测定方法：取100kg 试样，分成五分，每分20kg ，用5mm ×5mm 的筛子筛分，受筛往复10次，称量大雨5mm 筛上物出量A ，以小于5mm 占试样质量的百分数作筛分指数%。 筛分指数 =(100-A) ×100/100 我国要求球团矿筛分指数不大于5%。 3）转鼓指数 转鼓强度是评价球团矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标。因为耐磨性能代表乐球团矿形成粉末的倾向。世界各国采用的测定方法尚未统一，但我国已参考国际标准（ISO3271-1975）作为现行国家标准方法。 4）球团矿还原性 还原性是指球团矿被还原气体CO 和H2还原的难易程度，还原性好，有利于降低焦比。影响还原性的因素主要有矿物组成、结构、致密程度、粒度、和气孔率等。目前采用热天平减重法测定还原性，国标（GB/T13241-91）。 还原度指数 RI=100]10043.043.011.0[ 2 011???--w m m m w w t m 0:试样质量 m 1:还原开始前试样质量,g m t :还原后的试样的质量,g w 1:还原前试样中FeO 的含量 w 2:试验前试样的全铁含量%

5）球团矿低温还原粉化性能 球团矿进入高炉炉身上部在500~600℃区间，由于受气流冲击及Fe 2O 3 ->Fe 3 O 4 - >FeO还原过程发生晶形，导致球团矿粉化，直接影响高炉内气流分布和炉料顺性。低温还原粉化测定主要有静态法和动态法，我国大部分研究者和生产企业倾向于采用静态法还原粉化指标，而且把静态法作为国家标准（GB/T13242-91）。低温还原粉化指数RDI分别用RDI ++ 和表示。 6)球团矿还原膨胀 球团矿在还原过程中，由于时发生晶格转变，以及浮氏体还原可能出现的铁晶须，使其体积膨胀，球团若出现异常膨胀将直接影响高炉顺性和还原过程，某些球团矿的膨胀可达原体积的300%，一般认为膨胀率在20%以上的球团矿就不宜在高炉或直接还原竖炉中大量使用，因为有可能造成悬料。目前球团矿的还原膨胀指数作为评价球团矿质量的重要指标。测定方法为国标（GB/T13240-91）。 7）软化性能 软化性包括开始软化温度和软化区间两个方面。开始软化温度指铁矿石在一定荷重下加热的开始变形温度；软化区间是指球团矿软化开始到软化终了的温度范围。通常矿石的开始软化温度高，则软化区间较窄；反之，则软化区间较宽。 高炉冶炼要求铁矿石具有较高的开始软化温度和较窄的软化区间，以使高炉内不会过早地形成初渣，初渣中FeO含量高，使炉内透气性变坏，并增加炉缸热负荷，严重影响冶炼过程的正常进行。 铁矿石不是纯物质的晶体，因此没有一定的熔点，而具有一定范围的软熔区间。检验使测定软化开始和终了温度，通常将矿石在荷重还原条件下收缩率为4%时的温度定为软化开始温度，收缩率为40%时的温度定为软化终了温度。我国软化性能测定尚无统一标准，一般采用升温法，荷重在50~100Kpa在CO=30%,N2=70%的气流中还原150~240min（或还原度80%）。 8）熔滴性 矿石软化后，在高炉内继续下行，被进一步加热和还原，并开始熔融。在熔渣和金属达到自由流动、积聚成滴前，软熔层透气极差，出现很大的压力降。生产高炉软熔带压力降约占高炉料柱总压力降的60%。人们对矿石在模拟高炉冶炼条件下的熔滴过程进行研究，并测定其滴落开始温度、终了温度及过程压力降作为评价矿石熔滴性能的依据。 矿石熔滴性能指标及其测定方法尚未标准化。一般是将规定质量和粒度的矿样，放入试验炉内，试样上下均铺有一定厚度的焦碳以模拟软熔带中的焦窗。试样上面荷重50~100，由下部通入规定成分和流量的还原性气体，并以一定的速度将温度升到1500~1600度进行测定。 国内普遍采用压差陡升温度表示矿石开始熔化温度，第一滴液滴下温度表示滴落温度，以开始熔化和开始滴下的温度差未熔滴温度区间，以最高压差表明熔滴区的透气性状况。高炉操作要求熔滴温度高些，区间窄些，最高压差低些为好。

PCB络合废水的铁碳微电解工艺

印制电路板（PCB）废水水量大，废水污染物种类多，成分复杂，含多种络合剂（螯合剂）如氨、EDTA、酒石酸根等，与铜等重金属离子形成稳定的络合物，严重影响铜等重金属的处理，处理难度大。就PCB络合废水处理而言，络合物的破除成为铜等重金属去除的关键。 一、利用铁碳微电解法处理PCB络合废水原理：络合重金属废水在微电解反应器内发生微电解反应和置换反应： 阳极(Fe): Fe- 2e→ Fe2+ 阴极(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2 一方面，微电解反应产生新生态的氢和亚铁，能与水中的许多物质发生氧化还原反应，破坏络合物的结构，使其失去或降低与铜等重金属的络合能力，同时新生的Fe（OH）2与Fe（OH）3具有较高的絮凝、吸附活性，能吸附水中的分散小颗粒及有机分子而絮凝沉降下来，使废水进一步净化。另一方面，铁能与废水中的铜进行置换反应，铁把络合铜中的铜置换出单质铜。 二、典型工艺流程 铁碳微电解法具有适用范围广，处理效果好，适用寿命长，成本低廉，操作方便等优点，已在PCB络合废水处理中得到广泛应用。 三、 TPFC填料在处理络合废水中的八大优势 与传统铁碳微电解填料相比，TPFC具有以下优势： 1、专为环保设计 与市场上炼钢球团改型产品不同，TPFC填料专为环保设计，根据不同水质而调整生产工艺和配方，以使能够达到最佳的反应效果。 2、微孔发达，比表面积大，活性高 TPFC采用高温磁化架构，微孔活化技术，表面ZeTa电位高，与市场上炼钢球团改型产品（扁圆形）相比，单位Fe-C形成的电子对高出一个数量级，反应速率和净化效率高，能大幅降低污染物开环、断链及降低反应的活化能。 3、规整球形结构接触反应更彻底，易于反洗

球团思考题

1.属于高温固结范畴的常规三大方法。 竖炉球团法、带式焙烧机法以及链篦机-回转窑法。 2.成球阶段的主导因素有哪些？ 包括：成核阶段、过渡阶段和长大阶段。成核阶段：润湿/毛细力起主导作用;过渡阶段：润湿/毛细力和机械力起主导作用; 长大阶段：机械力起主导作用。 3.圆盘/圆筒造球机的构造及成球原理？ 圆盘造球机：它的主要部件系倾斜的带有周边的钢质圆盘，圆盘绕中心轴旋转时，成球物料沿盘底滚落，细粒物料散在潮湿的母球表面，从而使母球不断地长大到规定的尺寸。/细磨物料加进盘内被水湿润后，不断翻滚形成料粒→母球→大料球，大料球位于表面和圆盘的边缘。因此，当总给料量大于圆盘的填充量时，大颗粒的合格生球即自盘内排出。圆筒造球机：主要部件为一倾斜圆筒，圆筒绕中心线旋转，倾角在1°—8°之间。/每一单体层中运动着的颗粒，大致都同为一个粒级。表面为大球，较小的球逐渐集中到运动强度最弱的料层中心部分。而未成球的混合料则潜入更低处，进入与圆筒一道向上运动的物料的单体层。混合料从向下运动的单体料层中筛下，沿途落在小球上，从而使小球长大。 4.四种形态的水在成球过程中的作用？造球中常用的粘结剂有哪些？ 吸附水：是无效水，呈固态水性质; 毛细水：起主导作用，使颗粒成核；重力水：饱和水，对成球不利。薄膜水：增加球团机械强度，呈粘滞性；可提高生球强度，可使物料呈现塑性；常用的粘结剂：消石灰（Ca(OH)2其粒度细、比表面积大、亲水性好）、石灰石（CaCO3可增加粒子间的摩擦力，提高生球的强度与碱度，粘结力不如消石灰）、膨润土（主要成分是蒙脱石，提高生球干燥时的爆裂温度）、佩利多（Peridur无毒高分子粘结剂）。 5.球团干燥方式有几种？实际生产中多采用哪种干燥方式？为什么？ 球团干燥方式可分为抽风干燥、鼓风干燥和交换流向的鼓风-抽风干燥方式。实际生产中多采用鼓风-抽风干燥方式，因为采用这种方式时，先鼓风干燥，使下层的球蒸发一部分水分，另外下层的球已经被加热到超过露点，然后再向下抽风，就可以避免水分的冷凝，使下部各层球团表现出较大的抗压强度，从而提高球的热稳定性。 6.通常情况下球团爆裂多发生在哪个阶段？生球干燥发生爆裂的原因是什么？ 多发生在干燥阶段。原因是：干燥过程由表面汽化控制转为内部扩散控制后，水分蒸发面向球内推进，此时生球的干燥是由于水分在球内汽化后，蒸汽通过生球干燥外层的毛细管扩散到表面，然后进入干燥介质中。如果供热过多，球内产生的蒸汽就会多，蒸汽若不能及时扩散到生球表面，就会使球内蒸汽压增加，此时，当蒸汽压力超过