复合铁酸钙系物相高温还原性质研究
近年来，铁矿石价格连续上升，高品位矿石日趋枯竭，炼铁厂不可避免地使用越来越高脉石含量的原料，原料的恶化对烧结工艺有了新的挑战。在烧结过程中，复合铁酸钙（SFCA）是高碱度烧结矿中最重要的粘结相，它的数量和结构对烧结矿的强度和还原性起着重要的影响。本研究从二元系铁酸钙到三元系、四元系和五元系铁酸钙物相还原行为进行系统研究主要研究结论包括： Fe2O3-CaO 系固相反应中，根据 Fe2O3 和 CaO 摩尔比的不同，分别会生成CaO·2Fe2O3（CF2）、CaO·Fe2O3（CF）和 2CaO·Fe2O3（C2F）。Fe2O3-CaO-Al2O3系固相反应中，Al2O3含量较低时，主要生成 CFA；随着 Al2O3含量的持续上升，会与CaO结合生成CaO·2Al2O3，Fe2O3以游离的形式出现。Fe2O3-CaO-SiO2系固相反应时，SiO2含量较低时，主要生成SFC，随着SiO2含量的继续提高，会与CaO结合生成 2CaO·SiO2，Fe2O3以游离的形式出现。Fe2O3-CaO-MgO 系固相反应中，MgO与Fe2O3形成镁铁尖晶石，其余的CaO和CaO·Fe2O3生成2CaO·Fe2O3。 Fe2O3-CaO系物相还原行为研究结果表明：CaO·2Fe2O3（CF2）最先达到还原终点，其次是CaO·Fe2O3（CF），2CaO·Fe2O3（C2F）最慢达到还原终点，并且CF2的还原速度大于CF，C2F的还原速度最慢。CF、CF2和C2F的还原的表观活化能分别为46.89、34.37和51.74 kJ·mol-1，三者的反应都受二维未反应核模型（A2）控制。还原路径方面，CF2先分解生成氧化铁和CF，CF还原C2F，C2F还原成铁；而CF还原CF2，CF2还原成铁；而CF2还原成铁。 Fe2O3-CaO-Al2O3系物相还原方面，Al2O3的加入使得铁酸钙的还原度降低，但是Al2O3的继续加入对于还原度的影响不大。并且，Al2O3的加入使得 CF的还原减缓，但随着Al2O3的继续加入，H和CFA同时增加，两者作用相互抵消，对于还原速度的影响不大。CF2A、CF4A和CF8A的表观活化能分别为91.05、64.83和59.47 kJ·mol-1。CF2A的还原受到A2模式控制，CF4A的还原受到A2和二维界面反应模型（R2）的共同作用，CF8A在反应的前期主要受到三维未反应核模型（A3）控制，随着还原的进行，逐步转为A2模式。 Fe2O3-CaO-SiO2系物相还原方面，SiO2在 2%-4%时，对铁酸钙的还原有抑制作用，使得还原度和还原速度，随着 SiO2含量的继续上升，抑制作用逐渐增大；但SiO2含量达到8%时，由于生成较多的Fe2O3，SiO2的作用由抑制变为促进铁酸钙的还原。CF2S、CF4S和CF8S的表观活化能分别为24.48、44.84和8.71kJ·mol-1。CF2S和CF4S在反应初期的模式函数为A2，随后被2种模式A2和R2所控制；而CF8S在反应前期主要受到A3模式控制，随后逐渐由A2模式所控制。 Fe2O3-CaO-MgO系物相还原方面，MgO的加入对CF的还原有抑制作用，使得CF的还原度降低。并且，随着MgO含量的增加，反应前期的速度增快了，但后期的速度有所下降，整体来说降低了CF的还原速度。CF2M、CF4M和CF8M的表观活化能分别为37.31、29.15和17.27 kJ·mol-1。CF2M和CF4M的还原主要被A2模式控制，而CF8M被A2和R2共同控制。 四元铁酸钙体系还原中，反应主要分为2个阶段，即还原度0-0.2和0.2-1。铝硅比为1时，CF的还原度最低。随着铝硅比的增大，第一阶段的反应速度变化不大，但第二阶段的反应速度明显提高。五元铁酸钙体系还原中，反应主要分为 2个阶段，即还原度0-0.2和0.2-1。MgO的加入，抑制了CF的还原，使得还原率降低，还原速度也降低。
铁酸钙;还原动力学;烧结矿;表观活化能;模式函数;热重分析
重庆大学
硕士
冶金工程
白晨光
2018
中文
TF046.4
84
2018-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）