D0L:10.13374h.issn1001-053x.2011.04.010 第33卷第4期 北京科技大学学报 Vol.33 No.4 2011年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2011 Fe表面纳微结构对Fe,O3流态化还原过程黏结失流 的影响 钟怡玮12) 公旭中”王志)四郭占成引 1)中国科学院过程工程研究所，北京1001902)中国科学院研究生院，北京100039 3)北京科技大学生态与循环冶金教育部重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:zwang(@home.ipe.ac.cn 摘要利用可视流化床分别研究了F03和Fe粉在流化过程中黏结失流发生的过程.结果表明，FeO,在惰性气氛中流化 不发生黏结失流，而在还原气氛中发生黏结失流，且黏结发生时间恰好是铁品核析出的初始阶段.F颗粒在还原和惰性气氛 中流化均出现黏结失流现象.铁的生成是产生黏结的前提条件.当F颗粒流化温度从700℃升高到750℃时，黏结临界时间 提前了11min,表明金属铁的表面特性是导致黏结的主要内因.扫描电镜分析表明，Fe和Fez0,表面形成的纳微结构是导致 F,O,流化还原黏结失流的重要因素. 关键词赤铁矿；炼铁：流化床：还原：表面结构 分类号TF552 Effect of iron surfaces with nano/micro structures on the sticking of Fe,O in fluidized bed reduction ZHONG Yi-cei),GONG Xu-zhong",WANG Zhi,GUO Zhan-cheng 1)Institute of Process Engineering.Chinese Academy of Sciences.Beijing 100190.China 2)Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039.China 3)Key Laboratory of Ecological and Recycle Metallurgy.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:zwang@home.ipe.ac.cn ABSTRACT The process of sticking of Fe2O,and iron particles during fluidization was investigated with a visual fluidized bed reac- tor.The results showed that FeO would defluidize in reduction gases but not in inert gases,and the sticking point happened around the initial stage of iron nucleation.The sticking of iron particles was observed in both reduction and inert gases.It is indicated that the premise of sticking was the formation of iron.When the fluidization temperature increased from 700C to 750C,the critical point of sticking occurred 11 min in advance.It is the temperature-determined surface property of metallic iron that leads to the sticking.Scan- ning electron microscope (SEM)analysis proved that the sticking of FeO in fluidized bed reduction resulted mainly from iron surfaces with nano/micro structures. KEY WORDS hematite:ironmaking:fluidized beds:reduction:surface structure 流态化技术应用到直接还原炼铁工艺具有反应 床工艺应用的一个重要瓶颈，加深对黏结失流问题 高效、能处理粉料等优点山，因此很多熔融还原工 的认识和理解将有利于解决这一关键问题. 艺均采用流化床预还原技术，如FNEX⑧和 研究表明，铁矿流态化还原过程中黏结失流的 FINMET等.但是，铁矿粉在流化还原过程中产生 原因大致可分为三类：①铁晶须的生成，导致颗粒之 的黏结失流导致正常运行的流化床受到破坏，流化 间互相勾连：②具有高表面能新鲜铁的析出使得 效率降低，甚至形成固定床.因此黏结失流是流化 颗粒黏性增强)：③矿石中的惰性组分形成低熔点 收稿日期：2010-06-22 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(No.50834007)第 33 卷 第 4 期 2011 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 4 Apr． 2011 Fe 表面纳微结构对 Fe2 O3 流态化还原过程黏结失流 的影响 钟怡玮1，2) 公旭中1) 王 志1)  郭占成3) 1) 中国科学院过程工程研究所，北京 100190 2) 中国科学院研究生院，北京 100039 3) 北京科技大学生态与循环冶金教育部重点实验室，北京 100083  通信作者，E-mail: zwang@ home． ipe． ac． cn 摘 要 利用可视流化床分别研究了 Fe2O3 和 Fe 粉在流化过程中黏结失流发生的过程． 结果表明，Fe2O3 在惰性气氛中流化 不发生黏结失流，而在还原气氛中发生黏结失流，且黏结发生时间恰好是铁晶核析出的初始阶段． Fe 颗粒在还原和惰性气氛 中流化均出现黏结失流现象． 铁的生成是产生黏结的前提条件． 当 Fe 颗粒流化温度从 700 ℃升高到 750 ℃时，黏结临界时间 提前了 11 min，表明金属铁的表面特性是导致黏结的主要内因． 扫描电镜分析表明，Fe 和 Fe2O3 表面形成的纳微结构是导致 Fe2O3 流化还原黏结失流的重要因素． 关键词 赤铁矿; 炼铁; 流化床; 还原; 表面结构 分类号 TF552 Effect of iron surfaces with nano /micro structures on the sticking of Fe2O3 in fluidized bed reduction ZHONG Yi-wei 1，2) ，GONG Xu-zhong1) ，WANG Zhi 1)  ，GUO Zhan-cheng3) 1) Institute of Process Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China 2) Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100039，China 3) Key Laboratory of Ecological and Recycle Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: zwang@ home． ipe． ac． cn ABSTRACT The process of sticking of Fe2O3 and iron particles during fluidization was investigated with a visual fluidized bed reac￾tor． The results showed that Fe2O3 would defluidize in reduction gases but not in inert gases，and the sticking point happened around the initial stage of iron nucleation． The sticking of iron particles was observed in both reduction and inert gases． It is indicated that the premise of sticking was the formation of iron． When the fluidization temperature increased from 700 ℃ to 750 ℃，the critical point of sticking occurred 11 min in advance． It is the temperature-determined surface property of metallic iron that leads to the sticking． Scan￾ning electron microscope ( SEM) analysis proved that the sticking of Fe2O3 in fluidized bed reduction resulted mainly from iron surfaces with nano /micro structures． KEY WORDS hematite; ironmaking; fluidized beds; reduction; surface structure 收稿日期: 2010--06--22 基金项目: 国家自然科学基金重点资助项目( No． 50834007) 流态化技术应用到直接还原炼铁工艺具有反应 高效、能处理粉料等优点［1］，因此很多熔融还原工 艺 均 采 用 流 化 床 预 还 原 技 术，如 FINEX! 和 FINMET!等． 但是，铁矿粉在流化还原过程中产生 的黏结失流导致正常运行的流化床受到破坏，流化 效率降低，甚至形成固定床． 因此黏结失流是流化 床工艺应用的一个重要瓶颈，加深对黏结失流问题 的认识和理解将有利于解决这一关键问题． 研究表明，铁矿流态化还原过程中黏结失流的 原因大致可分为三类: ①铁晶须的生成，导致颗粒之 间互相勾连［2］; ②具有高表面能新鲜铁的析出使得 颗粒黏性增强［3］; ③矿石中的惰性组分形成低熔点 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.04.010