秸秆纤维用于转底炉直接还原工艺的基础研究

发布时间：2020-07-18 05:53

【摘要】：随着传统的长流程工艺受到越来越多问题的的牵制,而转底炉煤基直接还原技术作为一种新兴工艺正处于蓬勃发展之中。掌握转底炉直接还原工艺中使用的还原剂在国内外的研究现状。我国面临日益严峻的资源储备不足以及环境污染的问题,生物质秸秆纤维作为还原剂受到越来越多的重视。秸秆纤维是以玉米、小麦、水稻等秸秆为原料,经汽爆-水洗-机械分梳提取有用物质后,通过气流粉碎和有机糖提纯后得到的废渣,是一种清洁、可再生的还原剂。在掌握秸秆纤维特性的基础上,对秸秆纤维用于转底炉直接还原工艺生产直接还原铁(DRI)进行了探讨。主要用秸秆纤维作为还原剂,用高温箱式气氛电阻炉模拟转底炉生产,分析论证秸秆纤维能否替代传统还原剂。研究含碳球团在不同的温度、粒度、反应恒温时间以及不同的C/O条件下,有哪些不同的还原效果。研究结果表明:秸秆纤维尽管其固定碳含量较低,但其氢含量较高、灰分和硫含量较低,且其纤维状结构有利于含碳球团成球。与传统的还原剂相比,秸秆纤维含碳球团具有更好的还原效果和更高的抗压强度。此外,秸秆纤维含碳球团也有C/O低和还原时间短的优点,适宜的C/O和恒温时间为0.8和15min,且秸秆纤维粒度选用0.15mm时效果更佳。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6;TF55
【图文】：

流程图,转底炉,工艺,流程图

生氧化[10]。下面为工艺流程示意图，如图1所示。图 1 转底炉工艺简易流程图Fig.1 Simple flow chart of rotary hearth furnace1.1.2 转底炉直接还原工艺的发展历程转底炉直接还原工艺历经半个世纪以上的发展演，是一个较新兴炼铁工艺，而此工艺在我国是最近30年才发展起来的[12-14]。1）20世纪中期，美国的Ross公司发明了焙烧含碳球团的还原方法处理球团，这个公司后来更名为Midrex，并于1965、1966年的两年时间内，在明尼苏达州进行了2t/h的小规模热固结法试验，并取得了初步成功，后取名为Fastmet工艺。Fastmet工艺流程如图2所示。图 2 Fastmet 工艺流程图Fig.2 Technological flow sheet of Fa

示意图,直接还原,平衡图,氧化铁

华北理工大学硕士学位论文- 12 -图4 氧化铁直接还原的平衡图Fig.4 Direct reduction of iron oxide equilibrium diagram含碳球团的还原实际上是其内还原过程，还原过程中有很多复杂的反应，主要是碳的直接还原和一氧化碳的间接还原，同时会发生气化反应，而且伴随着传质和传热反应，但也决不能把含碳球团的还原看成是这些反应的简单相加。含碳球团中还原剂碳对铁矿粉的还原作用存在一个启动的过程。表 4 还原剂对铁矿粉的还原Table4 Reduction of iron powder by reducing agent反应方程式反应式序号FeXOY+C=FeXOY-1+CO (1.13)FeXOY+CO=FeXOY-1+CO2(1.14)继而发生还原反应和(1.8)所示的反应。含碳球团还原过程示意如图5所示。图5 含碳球团还原过程示意图Fig

示意图,含碳球团,还原过程,示意图

(1.14)继而发生还原反应和(1.8)所示的反应。含碳球团还原过程示意如图5所示。图5 含碳球团还原过程示意图Fig.5 Reduction process of containing carbon pellet

【参考文献】