微波加熱高碳鉻鐵粉噴動流化氣-固相脫碳的動力學研究.pdf

1、中低碳鉻鐵作為生產(chǎn)不銹鋼、工具鋼、低碳合金鋼等特殊鋼的重要原料，需求量在逐年增長。采用氣-固相脫碳法生產(chǎn)中低碳鉻鐵，不僅能夠避免液相脫碳產(chǎn)生有毒鉻渣的缺點，更能夠充分發(fā)揮氣-固相反應氣固接觸與傳熱傳質(zhì)效果好的優(yōu)點，提高粉狀物料的反應能力，強化氣-固相脫碳反應，改善反應的動力學條件，實現(xiàn)高碳鉻鐵粉的低溫脫碳。因此，高碳鉻鐵粉氣-固相脫碳法制備中低碳鉻鐵的技術(shù)日益受到人們的關(guān)注。
　　本文首先探究了高碳鉻鐵粉的冷態(tài)噴動流化特性，然后采

2、用微波加熱噴動流化床對高碳鉻鐵粉進行氣-固相脫碳實驗，實驗中，將高碳鉻鐵粉分別加熱到700℃、800℃、900℃、1000℃，并分別保溫脫碳0 min、60 min、120min和180min，在加熱過程中，記錄下每分鐘物料溫度的變化情況，以掌握其在微波加熱噴動流化床中的升溫特性。加熱結(jié)束后，待物料自然冷卻到室溫后，取出物料，觀察其粘接失流情況，并對其進行了粒度分析及碳含量測定，實驗所得的主要結(jié)論如下:
　　(1)在同樣條件下，高

3、碳鉻鐵粉在噴動流化床中的起始靜床層高度大于最大噴動床床層高度時，物料才具有典型的噴動流化特征;
　　(2)物料密度、物料粒徑是影響物料噴動流化形態(tài)的主要因素。最大床層壓降隨物料質(zhì)量、物料密度的增加而增大，隨物料直徑的增加趨于增大;最小噴動流化速度均隨物料質(zhì)量、物料直徑的增加而增大。床層空隙率隨噴動流化氣體氣流量的增加而增大，物料質(zhì)量對粗顆粒物料的床層空隙率影響較大，對細顆粒物料的床層空隙率影響較小;
　　(3)在微波加熱噴動

4、流化床內(nèi)，高碳鉻鐵粉的升溫特性較好，溫度呈現(xiàn)兩段式增長，第一階段平均升溫速率為36℃·min-，第二階段升溫速率較第一階段有所下降，為7℃·min-1;
　　(4)微波加熱噴動流化床能夠?qū)崿F(xiàn)高碳鉻鐵粉的有效脫碳，將高碳鉻鐵粉分別加熱到700℃、800℃、900℃、1000℃，并分別保溫脫碳0 min、60 min、120 min、180 min后，高碳鉻鐵粉中的碳含量明顯降低，并且隨著脫碳溫度的升高及保溫時間的延長，高碳鉻鐵粉的脫

5、碳率顯著升高。其中，當脫碳溫度升高到1000℃，保溫脫碳時間延長至180 min時，高碳鉻鐵粉的碳含量降低到4.109％，脫碳率達到49.64％;
　　(5)高碳鉻鐵粉在微波加熱噴動流化床內(nèi)脫碳的過程中，沒有發(fā)生粘接失流情況，實驗后，脫碳物料的粒度組成較反應前發(fā)生了明顯的變化。主要表現(xiàn)為小顆粒物料在混合物料中所占的比例減少，而大顆粒物料所占的比例增加;
　　(6)經(jīng)熱力學計算及動力學分析表明，微波加熱噴動流化床能夠?qū)崿F(xiàn)高碳鉻