D0I:10.13374才.i8sn1001663.2013.02.013 第35卷第2期 北京科技大学学报 Vol.35 No.2 2013年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2013 等温固定床多球团还原模型 国宏伟2)，范德球，张建良12，曹英杰)，孙德鹏) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 2)北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083 通信作者，E-mil:ghwustb@gmail.com 摘要针对单个球团未反应核模型在研究多球反应体系中存在的局限性，首先基于单球团未反应核动力学模型，构 建了等温固定床中多球体系下球团矿还原模型：然后通过引入无因次变量，得到方程的解析解，并且采用特征线法进行 求解得到了方程的数值解：最后在中温管式炉中设计了等温固定床球团矿还原试验，实验结果与模型计算值有较好的 吻合. 关键词球团矿：矿石还原：数学模型：等温：固定床 分类号TF325.1 Reduction model of multiple pellets in isothermal fixed beds GUO Hong-wei)FAN De-qiu),ZHANG Jian-liang2),CAO Ying-jie,SUN De-peng 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:ghwustbagmail.com ABSTRACT For the limitation of the single-pellet unreacted shrinking core model in studying a multi-pellet system. a mathematical model of iron oxide pellet reduction in an isothermal fixed bed was constructed based on the reduction behavior of single pellets.The analytical solution of the model was obtained by introducing dimensionless variables, and the characteristic line method was used for numerical analysis.At last the reduction experiments of the fixed bed consisted of inultiple pellets were performed in a middle temperature tube furnace and the predicted results by the model agreed well with the measured ones by experiment. KEY WORDS iron oxide pellets;ore reduction;mathematical models;isothermal:fixed beds 球团矿是高炉炼铁的主要原料之一，研究球团 (3)阶段模型).模型既不能完全由均相模型来 矿在高炉中的反应热力学和动力学行为，对于高炉 描述，又不能由界面模型描述.在球团矿还原初期， 的高效、低成本治炼具有重要的意义四 反应在球团表面附近进行的速度很快（内扩散阻力 目前对于球团矿在高炉中的动力学行为2-3到研 小)，在球团靠近表面的一定区域内反应类型趋向于 究主要有以下模型. 均相反应，此过程在产物层形成之前的阶段称为第 (1)界面模型.该模型认为铁矿石的还原反应 一阶段，球团表面附近的固体反应物被消耗形成产 是在未反应核心(Fe2O3)与产物(Fe)之间的界面上 物层后，称为第二阶段. 进行. (4)微粒模型8).模型假设固体球团是由很多微 (2)均相模型5-).该模型认为气体反应物在反 小颗粒组成，微粒与微粒之间的空隙构成球团内部 应过程中通过固体反应物的扩散系数很大，且在整 的孔隙结构，反应气体正是通过微粒与微粒之间的 个反应过程中扩散系数将保持不变 空隙扩散到固体球团的内部参与球团的还原反应 收稿日期：2012-0907 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20090006120004)：国家自然科学基金资助项目(51204013)：中央高校青年 人才培养基金资助项目(FRF-TP-12-020A)DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2013．02．013