一、铁矿石还原的动力学一复合控制特征 虽然铁矿石还原动力学研究已有近百年的历史，积累了大量的试验数据和浩繁的文献 总结。但迄今为止，人们对诸如矿石还原机理，还原过程速率控制步聚等一系列基本动力 学特性仍存在很大的意见分歧。目前，较多地是采用所谓的“未反应核模型”来描述矿石 还原过程。按照这种模型的基本原理，可得出边界层气膜传质一固态产物层内扩散一界面 反应复合控制时球形矿石的还原模型〔6】： p.{1-g+1+)[s+-30+2-]} 6Deff =(c-:)0 (1) 若还原过程完全受界面反应控制，则有动力学控制模型： p,[1-1-R)]=K(Cx-g)0 (2) 式中K为界面反应速率系数，其值与温度、压力、还原气组成、矿石还原特性有关。 若还原过程完全由壳层内气体的扩散控制，则有内扩散控制模型： Pr,21-3-R子+21-R)]=8.Dei(C-:)0 (3) 为研究矿石还原动力学特性，我们在各种不同条件下对矿石还原速率作了较详细的实 验测定。 1,实验亲件和方法 实验采用常规的吊管炉一热天平法 试样是由迁安磁精矿粉在造球盘上制成球团，在管式电炉中焙烧（温度1250°C), 焙烧后球团粒度9一12mm,密度3.95g/cm3,孔隙率约14.5%。 还原气分别采用H2、CO、及H2lN2、H21H,O、H2ICO混合气。气体流量为2升 /min。经测定，此流量已基本克服气膜传质阻力的影响。 实验温度范围500°C一1000°C。 每次实验取试样10克左右，置于内径1时的反应管恒温带内，成单颗粒矿石层。 实验过程中，按一定量的失重记录还原时间。 实验包括Fe2O。→Fe的多级还原和FezO:→Fe3O4、FeO→FexO及FexO→Fe的 单级还原，后者是通过控制气体的还原势实现的。 2。实验结果 将实验数据分别按(2)式和(3)式整理作图，最后得出： (1)在所有实验温度下，不论是单级还原或多级还原，相对于任何含H2气体的还原， 试样失氧速率在形式上都符合于（2)式，既还原时间与函数[1-(1-R)号]成线性关 系 (2)用纯CO气还原时，试样失氧速率在形式上更接近于扩散控制模型(3)式所表示 的关系 14一 、 铁矿石 还原的动力学一 复合控制特征 虽然铁矿石 还 原 动 力学研究 已有近百年的历史 ， 积 累 了大量 的试 验数据和浩繁的文献 总结 。 但迄今为止 ， 人们对诸如矿石 还 原机理 ， 还 原过程速 率控制步聚等一 系列基本动力 学特性仍存在很大的意见 分政 。 目前 ， 较多地 是采用所谓 的 “ 未反应核模型” 来描述 矿石 还原 过程 。 按照这 种模型 的基本原理 ， 可 得出边界层气膜传质一 固态产物层内扩散一界面 反应 复 合控制时球形矿石 的还 原模型 〔 〕 、盈 一 」十 。 。 ‘ 一 灸 ，尽’ 厄 一 论 点 。 一 一 丁 一 ， 。 。 气七 一 二 一 、 若还 原 过程 完全受界 面反应 控制 ， 则 有动力学控制模型 、 借 一 ， ，， ， 。 ， 、 八 尸。 一 气 一 几 少 一 八 气 与 一 万万二 ， 口 、 式 中 为界 面反 应速 率系数 ， 其值 与温度 、 压 力 、 还 原 气组 成 、 矿石 还原特 性 有关 。 若还原过程 完 全 由壳层 内气体 的扩散控制 ， 则有 内扩散控制模型 。 。 〔 一 一 子 一 〕 。 。 · “ ‘ 一 畏 ” 为研究矿石 还原 动力学特性 ， 我们 在各种不 同条件下对矿石 还 原速 率作了较详细 的实 验测定 。 。 实验条件和方法 实验采用常规的 吊管炉一 热 天 平法 试 样是 由迁 安磁 精矿粉在造球盘 上 制成球团 ， 在管式 电炉 中焙 烧 温 度 ， 焙烧后 球 团粒度 一 ， 密度 “ ， 孔 隙率约 。 还 原气分别采用 、 、 及 、 、 混合气 。 气体流量 为 升 。 经 测定 ， 此 流量 已 基 本克服气膜 传质阻 力的影 响 。 实验温度范围 “ 一 ’ 。 每 次实验取试 样 克左右 ， 置于 内径 时的反 应 管恒温 带内 ， 成 单颗粒矿石层 。 实验过程 中 ， 按 一定量 的失重记录还 原 时 间 。 实验包括 。 ‘ 的多 级还原 和 。 ， 、 ‘ ， 及 ， 的 单级还原 ， 后者是通 过控制气体 的还 原势实现 的 。 。 实验结果 将实验数据分别按 式 和 式整理 作图 ， 最后 得 出 在所 有实验温度 下 ， 不 论 是单级 还 原或多级还 原 ， 相对 于任何含 气体 的还原 ， 试样失氧速率在形式上都符 合于 式 ， 既还原 时 间与函数 〔 一 一 于 〕 成线性关 系， 用纯 气还原 时 ， 试 样失氧速 率在形式 上更 接近 于扩散控制模型 式 所表 示 的关系， ·