氧化物添加劑對(duì)兩步法制備碳化鐵的影響.pdf

1、由于煉鋼短流程工藝的迅速興起，優(yōu)質(zhì)廢鋼短缺，碳化鐵可作為優(yōu)質(zhì)的廢鋼代用品，以其特有的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及生產(chǎn)條件而受到廣泛的關(guān)注。本文對(duì)制備碳化鐵的研究現(xiàn)狀，以及反應(yīng)溫度、還原氣氛、原料微觀結(jié)構(gòu)、原料脈石成分、碳沉積、含硫氣體等因素對(duì)碳化鐵生成反應(yīng)的影響進(jìn)行了詳盡的文獻(xiàn)綜述。針對(duì)目前碳化鐵制備過(guò)程中碳化鐵生成速度慢、生產(chǎn)效率低，以及反應(yīng)后期形成大量游離碳對(duì)碳化鐵的生成和穩(wěn)定性造成不利影響的問(wèn)題，研究了兩步法下氧化物添加劑、反應(yīng)溫度、碳

2、化氣氛對(duì)碳化鐵生成速度的影響。主要結(jié)論如下： 1.1％氧化物添加劑對(duì)碳化鐵生成的影響固定氧化物添加量為1％，完成873K～1073K溫度范圍內(nèi)添加不同氧化物(V2O3、Al2O3、TiO2、Cr2O3、MnO、SiO2)鐵精礦球團(tuán)在H2-CH4、H2-(CH4，N2)氣氛中的還原碳化實(shí)驗(yàn)，對(duì)各試樣進(jìn)行TG分析后得到如下結(jié)論： (1) V2O3對(duì)鐵礦石還原和還原鐵的碳化有良好的促進(jìn)作用，TiO2則對(duì)兩階段反應(yīng)均有一定的抑制

3、作用，SiO2、Cr2O3及MnO對(duì)還原和碳化反應(yīng)的影響作用不大，Al2O3對(duì)礦石還原和碳化鐵生成有一定的促進(jìn)作用，但不及V2O3明顯。 (2) 在923K至1023K溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，澳礦還原速度明顯加快；而進(jìn)一步升溫至1073 K，還原速度增大幅度不多。 (3) 升高溫度不利于碳化反應(yīng)的進(jìn)行，但同時(shí)，發(fā)生碳化反應(yīng)有最低溫度要求，低于873K將不能發(fā)生碳化。綜合考慮，923K為最佳碳化反應(yīng)溫度條件。

4、(4) 各添加劑下碳化階段N2的較為合適的含量：對(duì)于純澳礦試樣和添加1％Cr2O3的試樣，碳化氣中不適宜添加N2或N2添加量應(yīng)小于20％；對(duì)于添加1％TiO2、SiO2、MnO、Al2O3的試樣，N2的適宜添加量為40％；對(duì)于添加1％V2O3的試樣，N2的適宜添加量為60％。 2.不同含量V2O3、Al2O3添加劑對(duì)碳化鐵生成的影響以巴西鐵礦石為原料，分別加入質(zhì)量百分比(％)0.25、0.5、0.75、1、2、3的V2O3和Al

5、2O3后進(jìn)行還原碳化實(shí)驗(yàn)，對(duì)試樣進(jìn)行TG及XRD分析后得到如下結(jié)論： (1) 當(dāng)V2O3含量在1％以內(nèi)時(shí)，還原速率及碳化速率均隨著V2O3含量的增加而增大；當(dāng)V2O3含量為2％和3％時(shí)，試樣還原速率比1％的略小，碳化速率的增長(zhǎng)趨勢(shì)也比1％以內(nèi)不同含量的增長(zhǎng)趨勢(shì)小。 (2) Al2O3含量在0.5％～3％范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)氧化鐵還原和金屬鐵碳化均有促進(jìn)作用。相比之下，添加1％以上的Al2O3催化效果明顯，與添加V2O3相比，

6、添加Al2O3 3％沒(méi)有發(fā)生明顯的積C。 (3) XRD分析表明：添加0.5％V2O3的試樣沒(méi)有發(fā)現(xiàn)由Fe3C分解產(chǎn)生的金屬鐵：而添加0.5％和3％Al2O3的試樣則有金屬鐵存在。 3．添加V2O3催化制備碳化鐵的動(dòng)力學(xué)以澳大利亞鐵礦石為原料，添加質(zhì)量百分比為1％的V2O3后完成873 K～1073 K溫度范圍內(nèi)的還原動(dòng)力學(xué)及碳化動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。按未反應(yīng)核模型來(lái)建立動(dòng)力學(xué)方程，反應(yīng)進(jìn)度與時(shí)間的關(guān)系為：1-(1-x)1/3=K