·1168 北京科技大学学报 第36卷 分析球团中全铁(TFe)和金属铁(MFe)的质量分 渣速率大大加快，还原和渗碳反应不充分便开始造 数，计算球团的金属化率 渣，使渣中Fe0含量高，渣铁分离不彻底.在1400 7=[w(MFe)/o(TFe)]×100% ℃下还原，球团在7min渣铁分离且效果较好，还原 2结果与讨论 过程中球团形貌变化如图3所示.碳的气化和煤粉 的热解反应产生的气体使球团表面产生裂纹，随着 2.1实验结果与分析 还原的进行球团体积不断缩小，最后渣铁较好分离. 2.1.1温度的影响 2.1.2配碳量的影响 在1350~1450℃下对含碳球团还原熔分行为 在1400℃下，考察了配碳量对含碳球团还原熔 进行实验研究，碳氧摩尔比为1.2，还原剂为煤粉， 分行为的影响，碳氧摩尔比分别取1.0、1.2和1.4， 含碳球团在还原熔分过程中金属化率随时间的变化 含碳球团的金属化率随时间变化如图4所示.从图 如图2所示.从图中可以看出温度对球团金属化率 中可以看出，球团金属化率随配碳量的增加而增大， 的影响较大，随着温度的升高和加热时间的延长球 但差距较小.配碳量增加可提高球团中固定碳含 团的金属化率显著提高：在1350、1400和1450℃下 量，并促进碳素熔损反应进行以提高还原性气体C0 还原2min时球团的金属化率分别为51.07%、 分压)，加快还原反应速率 62.42%和75.17%；在1400℃下还原2~5min时， 增加配碳量对含碳球团熔分有促进作用，随着 球团的金属化率由62.42%提高到93.78%. 碳氧摩尔比的增加球团能够快速熔分，球团开始熔 分时间提前，碳氧摩尔比为1.0和1.2时球团在7 1450℃.1400℃ 1350℃ min熔分，碳氧摩尔比为1.4时球团在6min时熔 90 分，如图5所示.原因是配碳量增加，球团的还原和 80 渗碳速率加快，同时渗碳量增加，使还原铁的熔化 时间提前，因此珠铁形成时间缩短.配碳量少，球 团还原速率减小，且还原消耗了大部分的碳，用于 60 渗碳作用的碳量减少，使还原铁的熔分时间延长， 碳氧摩尔比为1.0、1.2和1.4的球团熔分后形貌 50 如图6所示.配碳量稍过量时球团熔分良好，但当 3 4567891011 碳氧摩尔比为1.4时，碳过量很多，未燃烧而残留 时间/min 的碳会阻碍金属液滴的聚集，不能形成一整个铁 图2金属化率随温度及时间的变化 块⑧].另一方面，配碳量过高使还原和渗碳速率大 Fig.2 Variation of metallization degree with time at different temper- 大加快，球团过早熔分，F0未被还原完全就开始 atures 熔化并进入渣相，影响铁收得率.不同碳氧摩尔比 在1350℃下反应10min,球团金属化率为 球团熔分后渣相中Fe0和残碳含量见表3所示. 96%,认为达到了还原终点，但球团并未熔化.原因 为保证含碳球团能够快速熔分形成珠铁，适宜的 是反应温度低，还原铁的渗碳量不足以使之熔化，当 碳氧摩尔比取1.2. 继续加热到20min球团仍未熔化.在1450℃下球 2.1.3还原剂种类的影响 团很快熔化，但由于温度过高，球团还原、渗碳和造 采用热重-差热分析仪测量了C0,气氛下各还 2 min 3 min 4min 5 min 6 min 7 min 图31400℃下球团还原过程中形貌变化 Fig.3 Morphology change of the pellets during reduction at 1400C? 1 1 6 8 ? 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 分 析球 团 中 全铁 ( 和 金 属 铁 ( 的 质 量分 渣速率大 大加 快 , 还原 和渗 碳反应 不 充分便 开始 造 数 计算球 团 的 金属化率 渣 , 使渣 中 含量高 渣 铁分 离 不 彻 底 在 下还 原 球 团 在 渣铁分离且 效果较好 还 原 过程中 球团 形 貌变化如 所 碳 的 气化 和 煤 粉 的 热解 反应产 生 的 气 体使球 团 表 面 产生 裂纹 , 随 着 实验 结 果 与 分析 还 原的 进行球团 体积不 断缩小 最后 渣铁较好分离 温度 的 影 响 配碳量 的影 响 在 ； 下对 含 碳球 团 还 原溶分行 为 在 下 考察了 配碳量对含 碳球 团 还 原溶 进 行实验研究 碳 氧 摩 尔 比 为 还 原 剂 为 煤粉 , 分行为 的 影 响 碳氧 摩尔 比分别 取 、 和 含碳球 团 在还原熔分过程中 金 属 化率随时间 的 变化 含 碳球 团 的 金 属 化率随时 间 变化如 图 所 示 从 图 如 图 所示 从图 中 可 以 看 出 温 度 对球团 金 属 化率 中 可 以 看出 , 球团 金属 化率随配碳量 的增加 而 增大 , 的 影 响较大 , 随着温 度 的 升 高 和加 热 时 间 的 延 长球 但差距较小 配碳 量 增 加 可 提 高球 团 中 固 定 碳 含 团 的 金属 化率显 著提高 ： 在 、 和 下 量 , 并促进碳素熔 损反 应进 行以 提高还 原性气体 还原 时 球 团 的 金 属 化 率 分 别 为 、 分压 , 加快还原反 应速率 和 ； 在 弋 下还 原 时 , 增 加 配碳量 对含碳球团 熔 分有促进作 用 , 随着 球团 的金 属 化率 由 提 高到 碳氧摩 尔 比 的 增 加 球 团 能 够 快速熔分 , 球 团 开 始熔 ！ 分时 间 提前 碳 氧 摩 尔 比为 和 时 球 团 在 ‘ 熔 分 , 碳氧摩 尔 比 为 时 球 团 在 时 熔 “ 「 ‘ 分 如 图 所示 原 因 是配碳量增 加 , 球团 的 还原 和 渗碳速 率加 快 , 同 时 渗 碳量 增 加 , 使 还 原 铁 的 熔 化 时 间 提 前 , 因 此珠 铁形 成 时 间 缩 短 配碳 量少 , 球 ° 团 还 原速率 减 小 且还 原消 耗 了 大 部 分 的 碳 , 用 于 渗 碳作用 的 碳量 减少 , 使还 原 铁的 熔 分时 间 延 长 “ 碳氧 摩尔 比 为 、 和 的 球 团 熔 分后 形 貌 如 图 所示 配碳量 稍 过 量 时球 团熔 分 良 好 , 但 当 ； ！ 碳氧 摩尔 比 为 时 , 碳过量很 多 , 未 燃烧 而 残 留 的 碳会 阻碍 金 属 液 滴 的 聚集 , 不 能 形 成一 整 个铁 图 金 属 化率 随温 度及 时 间 的 变 化 块 另一 方面 , 配碳量过高 使 还原 和 渗碳速率 大 大 加 快 , 球 团 过 早溶 分 , 未 被 还 原完 全 就 开始 熔化并进人 渣相 , 影 响 铁收得率 不 同 碳氧摩 尔 比 在 下 反 应 球 团 金 属 化 率 为 球 团 熔分 后 渣 相 中 和 残 碳含量 见表 所 示 认为 达到 了 还原终点 , 但球 团 并 未熔 化 原 因 为保证含 碳 球 团 能 够 快速 熔 分 形 成 珠 铁 , 适 宜 的 是反 应温度低 , 还原铁 的渗碳量不足 以 使之熔化 当 碳氧 摩 尔 比 取 继续 加 热 到 球 团 仍 未熔 化 在 下 球 还原剂 种类 的 影响 团 很快熔化 但 由 于 温度 过高 , 球 团 还 原 、 渗碳 和 造 采 用 热 重 差热 分析仪测 量 了 气氛 下 各还 —―少 飞 山： 」 ‘ 七 】 丨 ‘ ： ： ； … ： ‘ … 一 “ — 丨 ： 一 , ； 铁 … 澄 图 下 球 团 还原 过 程 中 形 貌变化