鐵礦球團微波加熱煤基直接還原基礎與技術研究.pdf

1、分類號UDC密級——博士學位論文鐵礦球團微波加熱煤基直接還原基礎與技術研究FUNDAMENTALANDTECHNICALRESEARCHOFIRONOREPELLETSCOAL—BASEDDIRECTREDUCTIONBYMICR0Ⅵ岍HEATING作者姓名：學科專業(yè)：學院(系、所)：指導教師：胡兵鋼鐵冶金資源加工與生物工程學院黃柱成教授論文答辯日期竺!!：生答辯委員會主席』軍i耄薹√習中南大學2012年12月博士學位論文摘要摘要傳統(tǒng)鋼

2、鐵生產流程長、投資大、能耗高、污染嚴重，而且焦煤資源日益枯竭，開發(fā)一種以煤代焦、節(jié)能減排、高效緊湊的煉鐵新工藝具有重大的戰(zhàn)略意義。本文以鐵礦球團和無煙煤為主要研究對象，開展了鐵礦球團微波加熱煤基直接還原的基礎與技術研究。論文研究的主要創(chuàng)新點和結論如下：研究了鐵礦球團和煤的電磁性能及其微波加熱升溫特性。球團或團塊的升溫速度快慢順序是：Fe304FeO≈Fe203≈氧化球團Fe粉；在微波作用下鐵礦球團物相及其結構產生了改變，鐵氧化物反應活性

3、增強，促進了鐵氧化物的還原。無煙煤在微波場中強烈吸收微波，具有還原劑和發(fā)熱體雙重作用，加快了固定碳的氣化反應。采用光學顯微鏡、XRD和SEM等現代測試技術研究了鐵礦球團微波加熱煤基非等溫還原過程物相和顯微結構變化。結果表明，微波作用下球團中的顆粒出現碎裂，促進了鐵氧化物還原反應，以及晶格發(fā)生變化而產生內應力，造成球團膨脹。當升溫到850℃，還原度為4306％時膨脹率最大，球團強度最低為320N／個，進一步還原時金屬鐵增多，鐵晶粒遷移、聚

4、集、長大，溫度上升到1050℃并恒溫50min時，球團的還原度達97％，金屬化球團的抗壓強度達到1035N／個。揭示了微波作用下鐵礦球團煤基還原過程的規(guī)律。鐵礦氧化球團微波加熱煤基還原受CO的內擴散控制；當還原氣氛不足，鐵礦顆粒碎裂后未能快速還原而形成渾圓狀FeO并快速長大，當存在Si02時，形成了大量的FeSiO。，阻礙還原進行。研究了預還原球團微波加熱煤基直接還原新工藝。鐵礦氧化球團經預還原后，結構疏松、孔隙發(fā)達、體積膨脹小，具有較