,274 北京科技大学学 报 第35卷 1实验 90 维持流化时间， 80 本实验主要设备装置为热态可视流化床（如图 70 黏结失流一 1所示)，其反应器是双层透明石英管，内径分别为 60 0 30和70mm,内管为流化床.气体流经外管与内管 50 -…H2 -1 夹层以进行预热，然后进入流化床.电阻炉留有观 --C0 -C0 -2 察窗口，可直接用肉眼同步观察床层流化状态，并 30 -△P 同时通过压力变送器记录床层压差变化.从还原气 20 -3 体切换至床层压差陡降所经历的时间，为床层维持 -4 流化状态时间，即流化时间t:(如图2所示) 0 6 0 101520 25 30 通过多组质量流量控制器精确调控CO、H2、 还原时间/min N2和CO2等组分的不同流量，流化床空床气体流 图2流化床压降和尾气成分变化 速保持在0.15ms1左右，即为常压下鼓泡床状态. Fig.2 Pressure drop change of the fluidized bed and in com- 每次实验取50g巴西精粉(150~250日，平均粒径 position change of the off-gas 约为80um)作为试样，其化学组成见表1，主要物 表1巴西精粉工业分析（质绿分数） 相为Fe2O3.试样在反应器中预热与冷却过程通入 Table 1 Industrial analysis of iron ore fines from Brazil 流速为0.5Lmin-1的高纯N2保护.利用红外和热 TFe FeO CaO Mgo SiO2 Al203 68.08 0.21 0.046 0.11 2.26 0.32 导分析仪对流化还原尾气中C0、CO2和H2体积 分数分别进行实时分析，并即时记录存储（如图2 2结果与讨论 所示) 流化实验结束后，采用氯化铁滴定法对还原后 2.1气氛对维持流化时间的影响 图3所示为不同温度时气氛对维持流化时间 样品进行化验分析，得到全铁和金属铁含量，以计 的影响.由图3(a)和(b)可以看出，在CO-N2气氛 算其金属化率.借助X射线衍射分析仪、扫描电镜、 能谱分析等手段对还原前后试样物相和微观形态变 和H2-N2气氛中，表观气速一定时，不同温度下流 化进行观察和分析. 化时间与C0和H2体积分数的倒数(CcO,C,) 均是线性关系.同时，不同温度下直线间距在还原 气体积分数较低时加大，说明此时适当降低温度可 以延长流化时间，并且H2的影响比CO更为显著， 但分压高于70%时直线间距较为接近，可见此时降 低温度对流化时间的延长效果都不明显.乃外，比 尾气 较图3(a)与j(b)可以看出，在973~1173K温度区 1一K型热电偶 间，C0和H2体积分数相同时，H2维持流化的时 2一沉降室 间均明显小于CO,即从时间上看，H2比C0还原 3一压力变送器 先发生黏结失流.从图3(c)可见，在CO-H2气氛 4一电阻炉 中，一定气速和温度下，其各自的分卡与流化时间 5石英管 6一流化床 呈一定的线性关系，随着CO体积分数的增大，流 7一分布板 化时间有增大的趋势，而Ⅱ温度越高，其增大的速 8气体混合预热室 率则越快 9一透视窗 另外，在实验中发现，1073K时在C0-C02 10一高压气瓶 11一气体质量流 气氛中气速一定的条件下，随着CO2体积分数的 量控制器 增大，维持流化的时间逐渐延长，而口发现维持流 12一气体分析仪 化时间的倒数与C0体积分数之间有较好的线性关 13一计算机 系，如图3(d)所示. 在C0-N2、H2-N2、C0-H2和C0-C02气氛中， 图1可视流化床结构示意图 流化时间与组分体积分数的关系拟合函数如表2 Fig.1 Schematic diagram of the visible fluidized bed 所示