微波加熱內(nèi)配碳酸鈣高碳鉻鐵粉固相脫碳及其動力學研究.pdf

1、中低碳鉻鐵是生產(chǎn)中低碳合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪、高壓鼓風機葉片和閥板不可缺少的原料，但制備過程中產(chǎn)生的冶金鉻渣是一種嚴重污染環(huán)境的固體廢棄物，使得高碳鉻鐵液相脫碳工藝受到環(huán)保的限制。而高碳鉻鐵無渣脫碳法可避免有毒鉻渣的排放，利用微波場快速加熱粉狀物料的特性，把微波快速加熱高碳鉻鐵粉的特性和碳酸鈣粉受熱分解產(chǎn)生CO2類流化氣體的特性結(jié)合起來，可以在封閉系統(tǒng)中實現(xiàn)高碳鉻鐵粉的快速脫碳。采用微波加熱法進行高碳鉻鐵粉固相脫碳，具有脫碳速度快、脫碳效率高

2、、工藝過程簡捷、無有毒鉻渣排放等優(yōu)點。獲得的中低碳鉻鐵粉中由于含有較純凈的CaO，還具有很好的脫硫和凈化鋼水的作用。因此，研究微波加熱內(nèi)配碳酸鈣高碳鉻鐵粉固相脫碳工藝理論具有很好的應用基礎。
　　 本試驗以碳酸鈣粉為固體脫碳劑，脫碳摩爾比選為1∶1和1∶1.4，在微波場中分別對內(nèi)配碳酸鈣高碳鉻鐵粉加熱到900℃、1000℃、1100℃、1200℃并保溫脫碳一定時間。研究物料在微波加熱場中的升溫特性，并通過脫碳物料中鉻鐵粉的碳含量

3、變化情況，計算固相脫碳反應的表觀活化能，研究并探討了各工藝參數(shù)對固相脫碳的影響和微波非熱效應的存在。主要研究成果有:
　　 (1)在高碳鉻鐵粉中內(nèi)配一定比例的碳酸鈣粉，對微波加熱高碳鉻鐵粉升溫影響不大。配加一定量的碳酸鈣提高了高碳鉻鐵粉的分散度，體積增大，改善內(nèi)配碳酸鈣高碳鉻鐵粉對微波的吸收范圍。對于脫碳摩爾比（nC∶nCO2）1∶1和1∶1.4的兩種混合物料，微波加熱的升溫過程可分為三個階段:0℃～890℃階段物料基本上呈線性

4、升溫，平均升溫速率為25℃·min-1;890℃～950℃階段升溫曲線相對平緩，這是由于碳酸鈣粉分解吸收大量熱量，物料升溫速率受到限制，升溫曲線相對平緩，平均升溫速率僅為5℃·min-1;950℃以上階段物料升溫速率增大，這是由于CaO比CaCO3對微波具有相對較好的吸收性，可提高混合物料的升溫速率。
　　 (2)微波加熱內(nèi)配碳酸鈣高碳鉻鐵粉固相脫碳，提高固相脫碳摩爾比、微波加熱溫度和脫碳保溫時間，有利于高碳鉻鐵粉的固相脫碳，但

5、同時伴隨著脫碳物料氧化程度的加深。最佳脫碳條件為，固相脫碳摩爾比nC∶nCO2為1∶1.0～1∶1.4，微波加熱溫度為1100℃且保溫脫碳60min，脫碳物料中鉻鐵粉的含碳量可以達到3.91％～1.71％，脫碳率為52.08％～79.04％。
　　 (3)微波加熱內(nèi)配碳酸鈣高碳鉻鐵粉固相脫碳動力學分析采用未反應核模型，計算分析可知:微波加熱高碳鉻鐵粉固相脫碳反應為一級反應，其表觀活化能68.43 kJ·mol-1。提高脫碳摩爾比