284 北京科技大学学报 第35卷 表1含铁炉料还原的通气制度 Table 1 Ventilating system of ferric oxide reduction 升温段 恒温段 降温段 编号 N2/% 流量/(L~min-1) C0/%C02/%N2/%流单/Lmin1) N2/%流/(Lmin-) I 100 5 0 0 100 15 100 5 力 100 5 30.0 15.0 15 100 III 100 5 32.5 12.5 55 15 100 注：CO、CO2和N2均为体积分数 式中：mo为烧结矿经十燥后的初始质量，g:m:为 气化速率越快，焦炭的失重率就越大 还原开始t(min)时的烧结矿质量，g:w(TFe)为烧 焦炭A属于反应性很低的焦炭，与气相中的 结矿述原前的全铁质量分数：(FeO)为烧结矿还 CO2反应程度很低，故其自身的失重很小，当反 原前的FO的质量分数. 应时间达到120min时，其火重率仅为0.56%：经 含铁炉料的金属化率是指含铁炉料试样在还 过调制的焦炭B、C、D和E,与气相中CO2的 原过程中产生的金属铁质试样中铁元素质的 反应程度有了明显提升，且表征反应性的累计火重 百分数，采用如下公式进行计算： 率有明显差异，因此可以作为本文模拟不问反应性 M=(mo-me -m1)Mpe x 100%. 焦炭对高炉块状带含铁炉料还原影响规律的研究用 MomFe (2) 试样. 式中：m1为Fe2O3完全还原成FeO时的失氧质 22焦炭反应性对料层气体还原势的影响 邱，g:mFe为试样中铁元素的质量，g:Mo为氧的 高炉使用反应性较高的焦炭，是着眼于它在块 摩尔质，gmol-l:Me为铁的摩尔质甲，gmol1. 状带通过与气相中的CO2反应米生成C0和减少 CO2,即提高煤气的还原势，以提升高炉炉身铁 2 实验结果与分析 石的还原效率.本节解析所使用的五种不反应性 2.1焦炭反应性 焦炭对料层中气体还原势的影响，考察使用它们对 图2给出了五种焦炭在900℃条件下的反应过 铁矿不还原的促进作用 程累计失重率曲线.由图可知：随着反应时间的延 根据前述焦炭反应性的实验结果，可以通过焦 长，焦炭A的累计失重率变化幅度很小：在实验过 炭的实时失重量计算料层中CO、CO2的体积分数 程中，调制反应性后的焦炭B、C、D和E的累计失 变化，其计算见下式： 重率随着反应时间的延长而明显增大，120min时 最大累计失重率依次达到5.49%、8.78%、12.07%和 p(C0)= Veo o+o,+2' (3) 17.00%. Vcoz 16 E p(C02)= o+o,+,’ (4) c 12 D Voo Vdo+12 ×22.4×2, (5) C. 8,=8.-管x24 (6) 呢2=2 (7) 0上上上A,1 式中：p(C0)和p(CO2)为料层中C0和CO2的体 020 406080100120 恒温时间/min 积分数：Vo、V8o2和82分别表示通入还原炉的 图2五种焦炭900℃下的累计失重率 C0、C02和N2气体的流量，Lmin-1:oVo2 Fig.2 Cumulative weight loss percentage of five kinds of 和，分别表示焦炭发生碳素溶损反应后料层中 coke at900℃ C0、C02和N2的气体流量，Lmin-1:mc表示料 在实验过程中，焦炭失重是由于焦炭中的C 层中焦炭的实时失重速率，gmin-l. 元素与CO2气体发生碳素溶损反应产生C0, 通过计算解析，可以获得料层中CO和CO2体 即：C02+C一2C0,导致焦炭自身质量减轻.在相 积分数随反应时间的变化规律，如图3所示.由图 同反应时间和气体成分下，焦炭的反应性越强，其 可见：使用焦炭A条件下，料层中C0和CO2体2 8 4 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 表 丁 含铁炉料还原的通气制度 编 号 升温段 流量 · 一 恒温段 流最 · 一` 降温段 流 鼠 · 一 一, ﹄口卜 为︵日︸ 乐 上二月 曰 尸匕︸ 注 、 和 均为休积分数 式中 。 。为烧结矿经十燥后的初始质 量, 二 为 还原开始 《 时的烧结矿质量, 二 为烧 结矿还原前 的全铁质量分数 二 为烧结矿 还 原前的 的质 量分数 含铁 炉料 的金属化率是指含铁炉料试样在 还 原过程中产生的金属铁质量 「`试样中铁儿素质量的 百分数, 采用如下 公式进行计算 垫二丛八化二竺卫丛 式 中 二 为 完全还原成 时的失氧质 量 , 爪 为试样中铁元素的质量 , 入与 为氧的 摩尔质 呈, ' 一` 几介 为铁的摩尔质量, ' 一' 实验结果与分析 焦炭反应性 图 给 出了五种焦炭 在 ℃条件下的反应过 程 累计失重率 曲线 由图 可知 随着反应时间的延 长, 焦炭 的累计失重率变化幅度很小 在实验过 程中, 调制反应性后的焦炭 、 、 和 的累计 失 重率随着反应时间的延长而明显增大, 时 最大累计失重率依次达到 、 、 和 气化速率越快, 焦炭的失重率就越大 焦炭 属于反应性很低 的焦炭 , , 、气相中的 反应程度很低 , 故其 自身的失重 很小, 当反 应时间达到 时一, 其失重率 仅为 经 过调制的焦炭 、 、 和 , , 气相 中 的 反应程度有了明显提升, 且表征反应性的累计失重 率有明显差异 , 因此 可以作为木文模拟 不同反应性 焦炭对高炉块状带含铁炉料还原影响规律的研究用 试样 焦炭反应性对料层气体还原势 的影响 高炉使用反应性较高的焦炭 , 是着眼 几它在块 状带通过一与气相中的 反应来生成 和减少 , 即提高煤气的还 原势 , 以提升高炉炉身铁矿 石 的还原效率 `本 节解析所使 用的五种不 同反应性 焦炭对料层 中气体还原势 的影响, 考察使用它们对 铁矿石还原的促进作用 根据前述焦炭反应性的实验结果, 可以通过焦 炭的实时失重量计算料层中 、 的体积分数 变化, 其计算见下式 沪 、 一 以井匕一, , , 但归佰阵侣 呢 。十 呢 嗡 沪 蜡 昭。 招 喝 ' 昭。十器 嗡 嵘 一 刀边 一 咄 卞谓开畴撰水侧 图 恒温时间 五种焦炭 ℃下的累计失重率 ℃ 在实验过程 中, 焦炭失重是 由一于焦 炭中的 元素 与 气 体发生 碳素溶 损反应 产生 , 即 一 , 导致焦炭 自身质量减轻 在相 同反应时间和气体成分下, 焦炭的反应性越强, 其 式 中 沪 和 钾 为料层中 和 的体 积分数 下沼。、从夕。 和 嚼 分别表示通入还原炉的 、 和 气体的流量, · 一` 招。、招 和 喝 分别表示焦炭发生碳素溶损反应后料层中 、 和 的气体流量 , · 一 爪 表 示料 层中焦炭的实时失重速率 , 一` 通过计算解析, 可 以获得料层中 和 体 积分数随反应时间的变化规律 , 如图 所示 由图 可见 使用焦炭 条件下, 料层 中 和 体