·408 北京科技大学学报 第33卷 流化还原Fe,O3过程中黏结时间的床层压降变化. 35 由图2可知，切换还原气氛后3mim,床层压降在黏 34 结临界时间发生显著的下降.通过可视流化床观察 到此时床内流化状态消失，形成固定床.床层压降、 床层温度和炉温在黏结失流前后分别维持不变，表 明从流化到失流是一个突变过程.由于实验样品为 31 纯FezO3,排除了低共熔点物的影响，所以黏结是由 FezO3的还原产物导致的.在黏结临界时间立即切 20040060080010001200 T 换成惰性气氛，可以保留该时间的还原度.图3为 黏结时间还原产物的XRD分析，表明还原产物为浮 图4还原产物在氧气下的热重曲线 Fig.4 TG curves of reduced products during reoxidation 氏体Fea.20和Fe,没有检测到Fe3O,和Fe2O,·图 4为还原产物在02下的热重曲线.由热重分析可 持恒定.这表明在惰性气氛下流化Fe,O3始终未出 知还原度为39%，而Fe,03还原到Fe0时的还原度 现黏结.由于在惰性气氛下流化床内无化学反应， 为33.3%，表明还原产物中含有铁.当流化还原赤 因此图5表明，在惰性气氛下，Fe,03自身在流化过 铁矿时还原度在30%附近发生黏结失流现象，此时 程中不会黏结 正是Fe刚形核析出的初始阶段[6.因此，铁的生成 825 一正降760 对流化还原F20,中黏结的产生有重要影响. ·的温 8.20 740 825 720 一压降 760 一一·炉温 740 700 15 680 720 8.05 660 700 8.00 640 680 7.95 100 200 300 400 黏结时向 660 时间s 785 640 图5700℃时N2气氛下流化Fε203过程中床层压降变化 0 50 100150200250300 时间人 Fig.5 Variation of pressure drop during fluidization by N,at 700C 图2700℃时C0流化还原F203过程中黏结时间的床层压降 2.2气氛对纯Fe粉流化过程的影响 变化 Fig.2 Variation of pressure drop at the sticking point during fluid- 2.2.1还原气氛下 ized bed reduction by CO at 700 C 为了消除铁表面氧化膜的影响，先将Fe粉置于 600℃下充分还原40min,此过程未见黏结.然后保 3000 持气量不变，升温至700℃，测定床层压降.图6为 h:Fe 700℃时C0流化Fe粉过程中黏结时间的床层压降 2500 变化.从图中可知，保持700℃恒温5min后，床层 2000 压降和床层温度在黏结的临界时间同时发生显著的 变化.通过可视流化床观察到此时床内流化状态消 1500 失，形成固定床.由此可知Fe在还原气氛中会出现 1000 黏结现象 20 4060 80 100 2.2.2惰性气氛下 289 为了研究铁生成对床层黏结的影响，本实验采 图3700℃黏结时间还原产物的XRD谐 Fig.3 XRD pattem of reduced products at the sticking point 用N2流化纯Fe粉.图7为N2气氛下，700~800℃ 时流化Fe过程中黏结时间的床层压降变化.由 2.1.2惰性气氛下 图7(a)可知，保持700℃恒温约14min后，床层压 图5为700℃时N2气氛下Fe,0,流化过程的 降和床层温度在黏结的临界时间同时发生显著的变 压降变化.由图5可知，保持流化40min,床层压降 化.通过可视流化床观察到此时床内流化状态消 波动幅度在0.013kPa以内，在该条件下压降总体维 失，形成固定床.压降下降0.19kPa,床层温度升高北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 流化还原 Fe2O3 过程中黏结时间的床层压降变化． 由图 2 可知，切换还原气氛后 3 min，床层压降在黏 结临界时间发生显著的下降． 通过可视流化床观察 到此时床内流化状态消失，形成固定床． 床层压降、 床层温度和炉温在黏结失流前后分别维持不变，表 明从流化到失流是一个突变过程． 由于实验样品为 纯 Fe2O3，排除了低共熔点物的影响，所以黏结是由 Fe2O3 的还原产物导致的． 在黏结临界时间立即切 换成惰性气氛，可以保留该时间的还原度． 图 3 为 黏结时间还原产物的 XRD 分析，表明还原产物为浮 氏体 Fe0. 942O 和 Fe，没有检测到 Fe3O4和 Fe2O3 ． 图 4 为还原产物在 O2 下的热重曲线． 由热重分析可 知还原度为 39% ，而 Fe2O3 还原到 FeO 时的还原度 为 33. 3% ，表明还原产物中含有铁． 当流化还原赤 铁矿时还原度在 30% 附近发生黏结失流现象，此时 正是 Fe 刚形核析出的初始阶段［6］． 因此，铁的生成 对流化还原 Fe2O3 中黏结的产生有重要影响． 图 2 700 ℃时 CO 流化还原 Fe2O3 过程中黏结时间的床层压降 变化 Fig． 2 Variation of pressure drop at the sticking point during fluid￾ized bed reduction by CO at 700 ℃ 图 3 700 ℃黏结时间还原产物的 XRD 谱 Fig． 3 XRD pattern of reduced products at the sticking point 2. 1. 2 惰性气氛下 图 5 为 700 ℃ 时 N2 气氛下 Fe2O3 流化过程的 压降变化． 由图 5 可知，保持流化 40 min，床层压降 波动幅度在0. 013 kPa 以内，在该条件下压降总体维 图 4 还原产物在氧气下的热重曲线 Fig． 4 TG curves of reduced products during reoxidation 持恒定． 这表明在惰性气氛下流化 Fe2O3 始终未出 现黏结． 由于在惰性气氛下流化床内无化学反应， 因此图 5 表明，在惰性气氛下，Fe2O3 自身在流化过 程中不会黏结． 图 5 700 ℃时 N2 气氛下流化 Fe2O3 过程中床层压降变化 Fig． 5 Variation of pressure drop during fluidization by N2 at 700 ℃ 2. 2 气氛对纯 Fe 粉流化过程的影响 2. 2. 1 还原气氛下 为了消除铁表面氧化膜的影响，先将 Fe 粉置于 600 ℃下充分还原 40 min，此过程未见黏结． 然后保 持气量不变，升温至 700 ℃，测定床层压降． 图 6 为 700 ℃时 CO 流化 Fe 粉过程中黏结时间的床层压降 变化． 从图中可知，保持 700 ℃ 恒温 5 min 后，床层 压降和床层温度在黏结的临界时间同时发生显著的 变化． 通过可视流化床观察到此时床内流化状态消 失，形成固定床． 由此可知 Fe 在还原气氛中会出现 黏结现象． 2. 2. 2 惰性气氛下 为了研究铁生成对床层黏结的影响，本实验采 用 N2 流化纯 Fe 粉． 图 7 为 N2 气氛下，700 ～ 800 ℃ 时流化 Fe 过程中黏结时间的床层压降变化． 由 图 7( a) 可知，保持 700 ℃ 恒温约 14 min 后，床层压 降和床层温度在黏结的临界时间同时发生显著的变 化． 通过可视流化床观察到此时床内流化状态消 失，形成固定床． 压降下降 0. 19 kPa，床层温度升高 ·408·