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【摘 要】对唐钢ORD一S矿粉进行流态化还原过程实验，研究添加剂对矿粉粘结的影响。发现高温富氢条件下，铁矿粉中加人白云石60min后金属率达到71.07%，粘结指数只有16.26%，防止粘结的效果最好，最优的白云石量是铁矿粉的2%。白云石的催化-细化效应延长了还原时间，提高了金属化率，降低了粘结指数。
【关键词】铁矿粉 粘结 添加剂 白云石
在/二步法0熔融还原炼铁法中，流态化预还原越来越受到人们的重视。但精矿粉在流态化预还原过程中会相互粘结，或者粘在反应器壁上。粘结严重时，床层失流，破坏正常的生产过程。笔者通过在炉料中添加不同的添加剂来观察流化过程中铁矿粉的粘结情况，找出一种工业上可行的防止铁矿粉粘结的方法，解决流化床内精矿粉的粘结问题，保证了预还原的顺利进行，提高金属率。
一、实验
（一）实验材料与装置
唐钢oRD一s铁矿粉的成份为（文中未标注的百分数均指质量分数）：Feo0.41%，51023.330%，cao0.058%，Mgo0.047%，p0.079%，TF。65.99%。粒度组成为：<0.1524nun31%，0.1524一1tnm26%，1一3nun26仑么，>3rnrn17%。
（二）实验方法
为了使铁矿粉能顺利流化，选取<0.1524～粒度的矿粉。混合CO和凡（HZ体积分数为80%）作为还原气体，其中CO是由COZ通过CO生成炉制成，实验在常压下进行。实验时通过升温装置把流化床加热到750e，通人NZ作为保护气，然后通人矿粉，接着把NZ切换成CO和HZ还原气，通气为60min，其中15，30min时各取1次中间样。测出3次不同样的全铁（TFc），金属铁（M，，）含量，通过金属铁量与全铁量之比得出表示铁矿粉预还原程度的金属化率，对反应后的试样进行能谱分析！电镜扫描和显微分析，比较添加剂的防粘效果。记录试验过程中流化床压差变化，且与试验现象和还原效果相结合，分析流化床压差变化与矿粉还原效果变化之间的关系，寻求防止铁矿粉流态化还原过程颗粒粘结的措施。
二、实验结果与分析
（一）唐钢ORD一S矿粉还原实验结果
ORc矿粉还原实验结果中：LN一1是实验方案ABcDE，，LN一2是ABCDEZ，LN一3是ABCDE3，LN一是ABCDE4。在不同的还原时间段中测出全铁和金属铁的含量，通过分析金属化率和粘结指数的高低来判断矿粉粘结情况。
（二）压差分析
从U型管中水柱波动可以判断矿粉粘结情况。流化效果好时，压差绕着一个固定值呈正弦规律波动，防粘效果很好。流化效果不好时，水柱压差或呈锯齿波跳动，或呈抛物线规律下降。初步断定压差下降到392Pa时，矿粉已经失去流化效果，粘结很严重。
（三）金属化率和粘结指数分析
没有添加剂时的矿粉流化效果很差，金属化率很低，粘结指数很高，粘结严重，试验几乎无法进行。同温度条件下添加3种添加剂的矿粉还原效果差别较大，石灰石防止矿粉粘结的效果较好，但矿粉的金属化率增加和粘结指数降低。还可看出，加人石灰石后，在反应后期矿粉金属化率下降，矿粉再次粘结。添加焦炭粉，矿粉能够获得约大于30%的金属铁，超过50%的金属化率，但反应后期粘结加重，因为一开始炭粉覆盖在矿粉表面，阻止了铁与铁的再结晶，而且炭粉也参与了反应，加快了反应速度，到后期炭粉被吹走，造成粘结；白云石作为添加剂防粘的效果最好，矿粉能够获得71.07%的金属化率，粘结指数只有16.26%。在/二步法0熔融还原中，要求流态化预还原产物的金属化率在70%左右，因此，用白云石的还原工艺足以有效地防止矿粉粘结。
三、白云石的防粘机理
（一）流态化预还原过程中矿粉的颗粒和物相
白云石加人前后ORD一S矿粉的矿相原矿粉基质均匀分布在浅褐灰色或淡灰黑色的基体上，黄白色的FeZO3很集中，呈云状团聚在一起，颗粒形状不规则，边界呈圆弧状l3N，少量小斑点状暗黑的FeO存在于Fe3认周围；还原到15min时云状的FeZO3减少，出现黄白色块斑，基质的颜色变暗，颗粒的边界趋于圆滑，同时小暗黑斑点增多，部分FeZO3被还原成Fe3O；，也生成了少量的Feo；还原到30min时大块的亮班减少，针树状的小暗点增多，有少量的白色亮点，Fe3O；已向FeO转变，同时有少量金属铁存在；还原到60min，暗黑斑点减少，出现大量的金属亮斑，FeO被还原成Fe。这些现象表明ORD一S矿粉加人白云石后颗粒和物相组成发生了改变，还原顺序按FeZO3！Fe3o4*FeO*Fe进行，从根本上防止了粘结。
（二）流态化预还原过程中矿粉的显微结构
在电子显微镜下对加人白云石前后的ORD一S矿粉进行观察可知，未加人白云石添加剂前，ORD一S矿粉颗粒表面光滑，结构致密，颗粒间彼此分开卜/，颗粒呈椭圆状；还原到巧min时矿粉表面出现少量的孔洞，颗粒变得更光滑，颗粒分开，颗粒形状发生改变；还原到30min时孔洞变大，颗粒完全分开，颗粒变得很疏松，同时颗粒边界分明，有少量的金属铁生成；还原到60min时颗粒结构完全被破坏，裂缝增多，颗粒呈碎渣状，有大量的金属铁生成。矿粉显微结构的变化是白云石分解和渗透造成的。
四、结论
（一）没有添加剂时的矿粉流化效果很差，金属化率很低，粘结指数很高，粘结最严重。分别在矿粉中加人焦炭2%！石灰石2%和白云石2%3种添加剂，加人焦炭的矿粉金属化率为51.07%，粘结指数为4624%；加人石灰石的矿粉金属化率为48.47%，粘结指数为26.65%。加人白云石的矿粉金属化率71.07%，粘结指数只有1626%，防粘效果最好。
（二）加人白云石的矿粉在还原过程中颗粒物相和显微结构发生了明显变化，为流化还原创造了动力学条件，且还原按原来顺序进行，有效地抑制了颗粒之间的粘结。
（三）MgO的渗透作用可以在一定程度上使已经粘结或正要粘结的矿粉颗粒重新裂化和细化，保证了还原的顺利进行，大大延长了还原时间，提高了金属化率，降低了粘结指数。
参考文献：
[l]朱凯荪，李卫国，王勇，等.唐钢利奥多西矿粉流态化还原过程中粘结问题的研究[J].华东冶金学院学报，l996（l）：42一48.
[2]朱凯荪.提高流化床中铁矿粉还原速度的研究明.华东冶金学院学报，1989，6（3）：97一103.
【关键词】铁矿粉 粘结 添加剂 白云石
在/二步法0熔融还原炼铁法中，流态化预还原越来越受到人们的重视。但精矿粉在流态化预还原过程中会相互粘结，或者粘在反应器壁上。粘结严重时，床层失流，破坏正常的生产过程。笔者通过在炉料中添加不同的添加剂来观察流化过程中铁矿粉的粘结情况，找出一种工业上可行的防止铁矿粉粘结的方法，解决流化床内精矿粉的粘结问题，保证了预还原的顺利进行，提高金属率。
一、实验
（一）实验材料与装置
唐钢oRD一s铁矿粉的成份为（文中未标注的百分数均指质量分数）：Feo0.41%，51023.330%，cao0.058%，Mgo0.047%，p0.079%，TF。65.99%。粒度组成为：<0.1524nun31%，0.1524一1tnm26%，1一3nun26仑么，>3rnrn17%。
（二）实验方法
为了使铁矿粉能顺利流化，选取<0.1524～粒度的矿粉。混合CO和凡（HZ体积分数为80%）作为还原气体，其中CO是由COZ通过CO生成炉制成，实验在常压下进行。实验时通过升温装置把流化床加热到750e，通人NZ作为保护气，然后通人矿粉，接着把NZ切换成CO和HZ还原气，通气为60min，其中15，30min时各取1次中间样。测出3次不同样的全铁（TFc），金属铁（M，，）含量，通过金属铁量与全铁量之比得出表示铁矿粉预还原程度的金属化率，对反应后的试样进行能谱分析！电镜扫描和显微分析，比较添加剂的防粘效果。记录试验过程中流化床压差变化，且与试验现象和还原效果相结合，分析流化床压差变化与矿粉还原效果变化之间的关系，寻求防止铁矿粉流态化还原过程颗粒粘结的措施。
二、实验结果与分析
（一）唐钢ORD一S矿粉还原实验结果
ORc矿粉还原实验结果中：LN一1是实验方案ABcDE，，LN一2是ABCDEZ，LN一3是ABCDE3，LN一是ABCDE4。在不同的还原时间段中测出全铁和金属铁的含量，通过分析金属化率和粘结指数的高低来判断矿粉粘结情况。
（二）压差分析
从U型管中水柱波动可以判断矿粉粘结情况。流化效果好时，压差绕着一个固定值呈正弦规律波动，防粘效果很好。流化效果不好时，水柱压差或呈锯齿波跳动，或呈抛物线规律下降。初步断定压差下降到392Pa时，矿粉已经失去流化效果，粘结很严重。
（三）金属化率和粘结指数分析
没有添加剂时的矿粉流化效果很差，金属化率很低，粘结指数很高，粘结严重，试验几乎无法进行。同温度条件下添加3种添加剂的矿粉还原效果差别较大，石灰石防止矿粉粘结的效果较好，但矿粉的金属化率增加和粘结指数降低。还可看出，加人石灰石后，在反应后期矿粉金属化率下降，矿粉再次粘结。添加焦炭粉，矿粉能够获得约大于30%的金属铁，超过50%的金属化率，但反应后期粘结加重，因为一开始炭粉覆盖在矿粉表面，阻止了铁与铁的再结晶，而且炭粉也参与了反应，加快了反应速度，到后期炭粉被吹走，造成粘结；白云石作为添加剂防粘的效果最好，矿粉能够获得71.07%的金属化率，粘结指数只有16.26%。在/二步法0熔融还原中，要求流态化预还原产物的金属化率在70%左右，因此，用白云石的还原工艺足以有效地防止矿粉粘结。
三、白云石的防粘机理
（一）流态化预还原过程中矿粉的颗粒和物相
白云石加人前后ORD一S矿粉的矿相原矿粉基质均匀分布在浅褐灰色或淡灰黑色的基体上，黄白色的FeZO3很集中，呈云状团聚在一起，颗粒形状不规则，边界呈圆弧状l3N，少量小斑点状暗黑的FeO存在于Fe3认周围；还原到15min时云状的FeZO3减少，出现黄白色块斑，基质的颜色变暗，颗粒的边界趋于圆滑，同时小暗黑斑点增多，部分FeZO3被还原成Fe3O；，也生成了少量的Feo；还原到30min时大块的亮班减少，针树状的小暗点增多，有少量的白色亮点，Fe3O；已向FeO转变，同时有少量金属铁存在；还原到60min，暗黑斑点减少，出现大量的金属亮斑，FeO被还原成Fe。这些现象表明ORD一S矿粉加人白云石后颗粒和物相组成发生了改变，还原顺序按FeZO3！Fe3o4*FeO*Fe进行，从根本上防止了粘结。
（二）流态化预还原过程中矿粉的显微结构
在电子显微镜下对加人白云石前后的ORD一S矿粉进行观察可知，未加人白云石添加剂前，ORD一S矿粉颗粒表面光滑，结构致密，颗粒间彼此分开卜/，颗粒呈椭圆状；还原到巧min时矿粉表面出现少量的孔洞，颗粒变得更光滑，颗粒分开，颗粒形状发生改变；还原到30min时孔洞变大，颗粒完全分开，颗粒变得很疏松，同时颗粒边界分明，有少量的金属铁生成；还原到60min时颗粒结构完全被破坏，裂缝增多，颗粒呈碎渣状，有大量的金属铁生成。矿粉显微结构的变化是白云石分解和渗透造成的。
四、结论
（一）没有添加剂时的矿粉流化效果很差，金属化率很低，粘结指数很高，粘结最严重。分别在矿粉中加人焦炭2%！石灰石2%和白云石2%3种添加剂，加人焦炭的矿粉金属化率为51.07%，粘结指数为4624%；加人石灰石的矿粉金属化率为48.47%，粘结指数为26.65%。加人白云石的矿粉金属化率71.07%，粘结指数只有1626%，防粘效果最好。
（二）加人白云石的矿粉在还原过程中颗粒物相和显微结构发生了明显变化，为流化还原创造了动力学条件，且还原按原来顺序进行，有效地抑制了颗粒之间的粘结。
（三）MgO的渗透作用可以在一定程度上使已经粘结或正要粘结的矿粉颗粒重新裂化和细化，保证了还原的顺利进行，大大延长了还原时间，提高了金属化率，降低了粘结指数。
参考文献：
[l]朱凯荪，李卫国，王勇，等.唐钢利奥多西矿粉流态化还原过程中粘结问题的研究[J].华东冶金学院学报，l996（l）：42一48.
[2]朱凯荪.提高流化床中铁矿粉还原速度的研究明.华东冶金学院学报，1989，6（3）：97一103.