流化床作為主體反應器用于煉鐵工藝中,除具有非高爐煉鐵工藝所共有的優勢——擺脫對冶金焦的依賴以外,還具有可以直接利用粉礦,氣固接觸效率高,傳質傳熱快等優點,從而被認為是最高效的直接還原流程反應器。但是,鐵礦粉在流態化直接還原過程中存在的粘結失流問題嚴重阻礙了流態化工藝的連續穩定運行。尤其是粒徑小于100μm的細鐵精礦粉,雖然此類礦粉在我國具有更高的產量和更低的價格,并且使用過程中具有更快的反應動力學性能,但是因為極易發生粘結失流,而難以應用于流態化直接還原過程中。針對上述問題,本文采用錐形流化床,解決了小于100 μm細鐵精礦粉直接還原過程中的失流問題,并系統研究了防止失流的機理,考察了錐形流化床設計參數對細鐵粉礦直接還原過程中流化行為的影響,通過錐形流化床低溫預還原造粒-高溫深還原的"兩步法"工藝,進一步實現細鐵粉礦直接還原過程強化,取得的主要創新性成果如下:(1)對比了細鐵粉礦在錐形流化床和普通柱形流化床內的流化行為和還原性能。研究發現,在柱形流化床內,該粒級的細鐵精礦粉由于終端氣速的限制,只能在不超過700℃的溫度范圍內實現穩定流化,當溫度高于700℃時,將會在金屬化率40.0%以...

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【學位級別】：博士

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摘要
Abstract
1 引言
    1.1 流態化直接還原煉鐵技術
        1.1.1 典型的流態化煉鐵工藝
        1.1.2 流態化煉鐵技術存在的主要問題
    1.2 粘結失流研究現狀
        1.2.1 粘結失流影響因素
        1.2.2 粘結失流機理
            1.2.2.1 粘結研究歷程
            1.2.2.2 粘結失流模型
        1.2.3 防止失流措施
        1.2.4 錐形流化床特征及其在防止失流中應用
    1.3 本論文研究思路
2 細鐵礦粉在錐形流化床和柱形流化床中直接還原對比研究
    2.1 引言
    2.2 實驗
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗裝置及方法
        2.2.3 表征及計算方法
    2.3 結果與討論
        2.3.1 氣速對直接還原的影響
            2.3.1.1 氣速對柱形流化床內直接還原的影響
            2.3.1.2 氣速對錐形流化床內直接還原的影響
        2.3.2 溫度對直接還原的影響
    2.4 本章小結
3 錐形流化床內H₂還原鐵礦粉表面形貌規律及其對粘結失流的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗
    3.3 結果與討論:
        3.3.1 H₂氣氛下直接還原鐵表面形貌
        3.3.2 H₂氣氛下表面形貌生成機制
        3.3.3 H₂含量及流速對流化行為的影響,及其與表面形貌的關系
    3.4 本章小結:
4 錐形流化床內聚團行為及其機理分析
    4.1 引言
    4.2 實驗
    4.3 結果與討論
        4.3.1 柱形流化床失流特征
        4.3.2 錐形床內聚團行為規律
            4.3.2.1 聚團快速生成階段
            4.3.2.2 聚團穩定生長階段
            4.3.2.3 聚團二次生長階段
    4.4 本章小結
5 錐形流化床設計參數對直接還原的影響及聚團流化模型
    5.1 引言
    5.2 實驗
        5.2.1 實驗裝置與實驗材料
        5.2.2 表征及計算方法
    5.3 實驗結果
    5.4 理論模型
        5.4.1 模型計算結果
        5.4.2 修正聚團流化模型在錐形流化床中的應用
    5.5. 本章小結
6 錐形流化床直接還原過程強化
    6.1 引言
    6.2 實驗
        6.2.1 實驗材料和設備
        6.2.2 實驗步驟及分析方法
    6.3 結果與討論
        6.3.1 高溫直接還原流化行為
        6.3.2 預還原條件對高溫深還原的影響
        6.3.3 深還原條件對過程強化的影響
    6.4 本章小結
7 結論與展望
    7.1 主要結論
    7.2 創新點
    7.3 展望
參考文獻
個人簡歷及發表文章目錄
致謝



本文編號：3994416