流態(tài)化煉鐵工藝的理論計(jì)算及冷態(tài)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、作為一種正在開發(fā)中的工藝，應(yīng)用流化床還原鐵粉礦既具有流程簡單、環(huán)境友好、不需要燒結(jié)焦化等環(huán)節(jié)、擺脫焦煤制約等非高爐煉鐵的共同特點(diǎn)，又具備可直接使用粒度小、儲(chǔ)量大、價(jià)格低廉鐵粉礦資源的獨(dú)特優(yōu)勢。尤其是在重視環(huán)保、鐵礦石塊礦持續(xù)漲價(jià)而且焦煤資源急劇減少的當(dāng)代，流化床還原鐵粉礦工藝的優(yōu)勢越發(fā)突出。
　　目前冶金中使用的鐵粉礦的粒度較寬，國外的一些流態(tài)化工藝大多采用多級流化床串、并聯(lián)的方法進(jìn)行處理，而缺乏對于能夠處理寬粒度范圍鐵粉礦的單一

2、鼓泡流化床的研究。能夠處理寬粒度范圍鐵粉礦的單一鼓泡流化床可以減少設(shè)備數(shù)量，提高煤氣利用率。本文在總結(jié)前人對流化床還原鐵粉礦技術(shù)的理論研究的基礎(chǔ)上，對能夠處理寬粒度范圍鐵粉礦的單一鼓泡流化床的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，以期得到對處理寬粒度范圍鐵粉礦的單一鼓泡流化床的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
　　設(shè)計(jì)能夠處理寬粒度范圍鐵粉礦的鼓泡流化床，首先對流化床還原鐵粉礦工藝建立物料和能量平衡模型，對流程的投入和產(chǎn)出進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測。其次需要建立流化床還原鐵粉礦工藝

3、的動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)一步了解流化床內(nèi)的情況。最后對流化床外型與物料粒度分布的關(guān)系進(jìn)行討論。
　　在傳統(tǒng)的物料平衡和熱平衡基礎(chǔ)上，引入流態(tài)化模塊，建立流化床還原鐵粉礦工藝的靜態(tài)模型。通過靜態(tài)模型的計(jì)算可以得出使用小粒度的鐵粉礦(小于2.0 mm)和較小的流化數(shù)（小于3.0）時(shí)過程耗氣量以還原反應(yīng)需求為主，通過提高還原煤氣還原勢可以減少過程耗氣量。提高金屬化率會(huì)快速增加過程耗氣量。在未反應(yīng)核模型的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)可以描述流化床內(nèi)部氣泡和氣

4、泡暈對還原過程影響的動(dòng)力學(xué)模型。通過動(dòng)力學(xué)模型的計(jì)算可以得出當(dāng)鐵粉礦粒度從1mm增加到3mm時(shí)，其還原度從71.8％下降到50.6％。因此，流化床中合適的鐵粉礦粒度分布可以提高還原度以及煤氣利用率。為了更直觀的了解床體形狀對床內(nèi)物料粒度分布的影響，設(shè)計(jì)并制作單一床徑和多床徑的鼓泡流化床并進(jìn)行冷態(tài)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多床徑鼓泡流化床內(nèi)物料的粒度分布更加明顯。因此，設(shè)計(jì)處理寬粒度范圍鐵粉礦的鼓泡流化床的床體應(yīng)考慮采用多床徑的床型。以多床徑鼓