微波加熱高碳鉻鐵粉噴動(dòng)流化氣-固相脫碳的動(dòng)力學(xué)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(zhǎng)。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(diǎn)，更能夠充分發(fā)揮氣-固相反應(yīng)氣固接觸與傳熱傳質(zhì)效果好的優(yōu)點(diǎn)，提高粉狀物料的反應(yīng)能力，強(qiáng)化氣-固相脫碳反應(yīng)，改善反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，實(shí)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(dòng)流化特性，然后采

2、用微波加熱噴動(dòng)流化床對(duì)高碳鉻鐵粉進(jìn)行氣-固相脫碳實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(guò)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(dòng)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(duì)其進(jìn)行了粒度分析及碳含量測(cè)定，實(shí)驗(yàn)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(dòng)流化床中的起始靜床層高度大于最大噴動(dòng)床床層高度時(shí)，物料才具有典型的噴動(dòng)流化特征;
　　(2)物料密度、物料粒徑是影響物料噴動(dòng)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(dòng)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(dòng)流化氣體氣流量的增加而增大，物料質(zhì)量對(duì)粗顆粒物料的床層空隙率影響較大，對(duì)細(xì)顆粒物料的床層空隙率影響較小;
　　(3)在微波加熱噴動(dòng)

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(zhǎng)，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(dòng)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(shí)間的延長(zhǎng)，高碳鉻鐵粉的脫

5、碳率顯著升高。其中，當(dāng)脫碳溫度升高到1000℃，保溫脫碳時(shí)間延長(zhǎng)至180 min時(shí)，高碳鉻鐵粉的碳含量降低到4.109％，脫碳率達(dá)到49.64％;
　　(5)高碳鉻鐵粉在微波加熱噴動(dòng)流化床內(nèi)脫碳的過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生粘接失流情況，實(shí)驗(yàn)后，脫碳物料的粒度組成較反應(yīng)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(xué)計(jì)算及動(dòng)力學(xué)分析表明，微波加熱噴動(dòng)流化床能夠?qū)崿F(xiàn)高碳鉻