微纳米级铁矿粉气相还原动力学研究

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微/纳米级铁矿粉气相还原动力学研究
由于传统高炉炼铁生产的发展受到资源、环保等方面的制约,因此我国在继续完善和改进高炉炼铁工艺的同时,应适度发展直接还原和熔融还原等技术,尤其是直接利用粉矿、粉煤为原料的非高炉炼铁新技术。为了深入揭示微细铁矿粉的还原反应机理及动力学行为,本文采用数学建模与实验研究相结合的方法研究了微/纳米级氧化铁矿粉在中、低温下气体还原动力学行为,对矿粉在微尺度下还原过程进行数值模拟和实验验证,并考察了矿粉还原过程中非经典传输行为对还原过程的影响,为微细矿粉在中、低温度下还原的应用提供理论依据。
本文运用失重法研究了450℃～600℃条件下,H<sub>2</sub>还原微/纳米级铁矿粉的动力学过程。应用扫描电镜和X-射线衍射分析了还原过程中的结构与物相变化。
结果表明,铁矿粉在还原初始会发生瞬间失重现象,瞬间失重率在550℃时最大;还原曲线初始斜率很大,后趋于平缓。在整个温度范围内,随着还原率增加,反应界面周围H<sub>2</sub>O汽浓度逐渐提高,反应产物层厚度和致密度也逐渐增加,还原速率相减小。
根据实验结果可确定还原过程初期、中期及后期的反应活化能值。针对气 ...

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关键词：动力学 原动力 铁矿粉 数学建模 方法研究