第36卷第9期 北京科技大学学报 Vol.36 No.9 2014年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2014 含碳球团直接还原熔分机理 宁晓宇，薛庆国，王广，丁闪，佘雪峰，王静松⑧ 北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:wangjingsong(@ustb.edu.cn 摘要为了探究含碳球团还原熔分机理，将分析纯的F,O,、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验，研究了温 度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响。进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征 了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明：焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分，配碳量 增加可以提高球团还原和熔分速率，适宜的温度，碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1,2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直 接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应，最后实现渣铁分离 关键词球团；直接还原；熔分；渗碳 分类号T℉556 Mechanism of direct reduction and melting-separation for carbon-bearing pellets NING Xiao-yu,XUE Qing-guo,WANG Guang,DING Shan,SHE Xue-feng,WANG Jing-song State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:wangjingsong@ustb.edu.cn ABSTRACT To explore the mechanism of reduction and melting-separation in carbon-bearing pellets,cold-bound pellets were made of analytically pure Fe,oxides,and different reductants,and their isothermal reduction experiment was carried out.The influences of reduction parameters,such as temperature,reduction time,carbon/oxygen mole ratio,and type of reductants,on the metallization degree and melting behavior were discussed on the basis of experimental data.The microstructure and phase transformation of the pel- lets were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy.It is found that the pellets cannot be molten well at too low or too high temperature.An increase in carbon/oxygen mole ratio can improve the reduction and melting rate of the pellets.The ap- propriate temperature,carbon/oxygen mole ratio,and reducing agent are 1400C,1.2,and pulverized coal,respectively.The reduc- tion and melting-separation reactions of the pellets contain direct reduction reaction,indirect reduction reaction,carbon gasification re- action,carburization reaction and iron melting reaction,and finally realize the separation of iron and slag. KEY WORDS ore pellets;direct reduction;melting;carburization 含碳球团珠铁工艺能够生产物理化学性质与高高.该方法属于短流程炼铁工艺，消除了烧结、球团 炉生铁类似的珠铁，相对于传统高炉流程更加简单 和焦化过程造成的能源消耗及对环境的污染].因 灵活、经济环保.含碳球团经加热、还原、渗碳和熔 此，含碳球团珠铁工艺对我国钢铁行业节能减排和 化四个过程实现渣铁分离.该工艺对原料的适应性 复合铁矿资源的综合利用具有重要意义， 好，可用于复合铁矿资源的综合利用.含碳球团由 Kobayashi等2和Nagata等l3)对含碳球团的还 粉矿和粉煤冷固结而成，原料间的紧密接触有效改 原熔分行为及还原动力学进行了研究，结果表明金 善了还原熔分过程中的传热和传质条件，所得珠铁 属铁的产生和熔分受温度，还原剂种类和配碳量，球 的金属化率和铁回收率与生铁的水平相当甚至更 团尺寸，还原时间，以及球团中脉石、灰分和黏结剂 收稿日期：2013-06-16 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51274033) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.09.006;hutp://joumals.ustb.edu.en第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 】 年 月 含碳球 团 直 接还原 熔分机 理 宁 晓 宇 , 薛 庆 国 , 王 广 , 丁 闪 , 佘 雪峰 , 王 静松 北京科技大学钢 铁冶金新 技术国 家重点 实验室 , 北京 通信作者 , ： 摘 要 为 了 探究含碳球 团 还原熔 分机理 将分析 纯的 、 氧化物 和不同 还原剂 固结成球并进行 等温还原 实验 研究 了 温 度 、 还原 时间 、 配碳量 、 还原剂种类等条件对球团还原溶 分行为 的影 响 进一 步 采用 射 线衍射 、 扫描 电 子显 微镜等 手段表征 了 含碳球 团在不 同还原 时间 的 微观结构及物相 变化 实验结 果表 明 ： 焙烧 温度过低 或过高含碳球团 都不 能 良好 熔分, 配碳量 增加可 以提 高球 团还 原和 熔分速率 适宜 的 温度 、 碳氧摩尔 比 、 还原剂 分别是 、 和煤 粉 含碳 球 团 还原熔 分包括 直 接还原反应 、 间 接还原反应 、 碳的 气化反应 、 渗碳反应 和铁的熔 化反应 , 最后实现 渣铁分离 关键词 球 团 ； 直接还原 ； 熔 分 ； 渗碳 分 类号 , ： , , , , , ； ； ； 含碳球团 珠铁工艺能够生 产物 理化学性质 与高 高 该方法属 于短流程炼铁工艺 , 消 除了 烧结 、 球 团 炉生 铁类似 的珠铁 相 对 于传统高 炉 流程更加 简 单 和焦 化过程造成的能 源消耗 及对环境 的 污染⑴ 因 灵活 、 经济环保 含碳球 团 经 加热 、 还原 、 渗碳 和熔 此 , 含碳球团 珠铁工 艺 对我 国 钢 铁行业节 能减 排和 化 四 个过程实现渣铁分离 该工艺 对原料 的 适应性 复合铁矿资源的 综合利用具有重要意义 好 可用 于复合铁 矿资源 的 综合 利用 含碳球 团 由 等 和 等 对含碳球 团 的 还 粉矿和粉煤冷固 结而成 , 原料 间 的 紧 密接触有 效改 原溶分行为及还 原动力 学进行了 研究 , 结果表 明 金 善了 还原懷分过程 中 的 传热 和 传质条件 所得珠铁 属铁 的产生和熔分受 温度 , 还 原剂 种类和配碳量 球 的金属化率 和铁 回 收 率与 生 铁 的 水 平相 当 甚至 更 团 尺寸 还 原 时间 , 以及球 团 中脉石 、 灰分和 黏结 剂 收稿 日 期 ： 基金项 目 ： 国 家 自 然 科学基金资助 项 目 ( ； ：