通过铁矿粉和煤粉复合圆柱试样在1100~1250℃等温还原,研究了还原温度、还原时间和W煤粉/W矿粉比对还原度的影响,确定了适宜配煤量。用积分法计算了不同还原阶段的表现活化能。通过化学分析和电镜观察,检查了试样沿直径方向的还原均匀程度

本文在对铁矿石还原动力学特性进行了较详细的实验研究基础上,提出了一个移动床还原一维数学模型,模型描述了矿石还原度,气相成份、温度、压力等沿反应器轴向变化的规律。通过实验室规模的移动床还原实验证明此模型能正确反映铁矿石在移动床中的还原过程,实验测定值与模型计算值很好吻合。应用此模型能更确切地说明移动床还原过程的规律性,对改进高炉和直接还原竖炉的操作及设计反应器都有指导作用

采用热态可视流化床装置研究了973~1173 K不同气氛条件对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响.研究发现,一定表观气速条件下温度和还原气氛组成对失流时铁矿粉的金属化率影响不大,而失流时颗粒微观形态受还原气种类和温度的影响较显著,但还原气体积分数对形态的影响较小.此外,流化时间随着还原气体积分数的增大而逐渐缩矩,并通过线性拟合得到了不同温度时二者间的数学关系式

应用化学分析、扫描电镜观察和X射线衍射分析方法研究海砂矿的基础物性.采用煤基深度还原-磁选工艺,系统考察矿粉中Fe和Ti的还原分离行为,并明确还原温度、还原时间、碳氧比、磁感应强度和磨矿粒度对还原磁选效果的影响规律.结果表明:海砂矿主要由钛磁铁矿和钛赤铁矿组成;较优的还原分离工艺参数为还原温度1300℃、还原时间30 min、碳氧摩尔比1.1、磁感应强度50 mT和磨矿细度-0.074 mm质量分数86.34%.在此工艺条件下,可以获得金属化率94.23%的还原产物,磁选指标分别达到精矿铁品位97.19%和尾矿钛品位57.94%,对应的铁、钛回收率为90.28%和87.22%,有效地实现海砂矿中铁钛元素的分离富集

为了使炼铁工业摆脱对化石能源的依赖及满足越来越严格的环境要求,将生物质能的开发利用与直接还原技术进行集成提出一种新型的绿色炼铁方法.把生物质、铁矿石粉与添加剂混合制取生球团,利用生物质催化气化制备的富氢合成气作为还原剂,生物质的高温燃烧为生球团的预热和预热球团的直接还原提供外加热源.对影响生物质直接还原炼铁的因素,如预热、还原温度及球团粒径进行了研究,发现减小球团粒径、增加预热和还原温度能够提高直接还原铁产品的全铁质量分数及金属化率.当采用品位65.21%的铁精矿为原料,在最优操作条件下(生球团粒径介于8~10 mm之间,900℃预热30 min,1000℃下还原60 min)可制得全铁TFe质量分数为86.1%,金属化率为94.9%的高质量直接还原铁产品

针对国内某种难选鲕状赤铁矿的特点,进行了深度还原-磁选实验研究,探讨了还原温度、还原时间、二元碱度、磨矿细度和磁场强度等不同实验条件对渣铁分离效果和产品指标的影响.通过光学显微分析、X射线衍射分析、SEM和化学分析等手段确定了原矿与产品的物相组成与特点.在还原温度为1200℃、还原时间为2h及二元碱度为0.2的工艺条件下,获得了品位为91.94%、回收率为95.85%的铁精矿粉.分析表明,所得铁精粉的品位高,有害杂质少

通过分析生物质合成气气氛下，不同组分复合球团（添加和未添加生物质）的还原速率、还原度、表面微观结构和失重变化规律．对球团中添加生物质的作用机理以及含生物质球团还原过程的限制性环节展开研究．添加生物质的复合球团表面结构比无生物质球团疏松，孔隙率高，有利于后续还原的热质传递，增加产物还原度，降低反应活化能；复合球团的还原以收缩核方式进行，在1123~1323K温度范围内，界面化学反应是两种球团还原反应的主要控速环节；添加生物质后，有利于界面化学反应的进行．使得球团的还原表观活化能由95．448kJ·mol-1降低到68．131kJ·mol-1．

建立了折流式移动流化床内粉铁矿预还原的二维气固反应流CFD模型.模型的数值求解采用PHOENICS和FLUENT的联合求解.与之前的实验结果相比,在冷态条件下单床层平均压降和气固相流动行为的数值模拟结果与其基本一致,得出所提出的数学模型是可靠的.在此模型基础上,对采用COREX输出煤气对铁矿粉预还原的工艺过程进行热态模拟.在模拟的工况条件下,还原气温度的整体降幅700 K,气相CO和H_2还原势的利用率分别达到38%和26%,矿粉的还原分数达到75%,即反应器内有良好的气固换热而且对COREX煤气还原势的利用率较高,实现了对还原气热能和还原势的梯度利用

基于质量守恒方程、能量守恒方程及化学反应速度式,建立了描述含碳球团直接还原过程的数学模型,用此模型所做的数值计算结果与试验结果基本吻合。数值模拟结果表明:影响含碳球团还原速率的最重要因素是炉温,含碳球团应在尽可能高的炉温下焙烧;虽然大球的还原速度开始阶段较慢,但焙烧时间足够长时,不论球大小,都可达到高金属化率;只有配碳量足够时才能获得较快的还原速率和较高的还原度

对钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团直接还原工艺进行了研究.结果表明：生球碱度及还原时间对球团中铅挥发率和铁的金属化率有显著影响，而还原温度则对球团中锌、铅挥发率和铁的金属化率均有显著影响.在此基础上确定的最佳工艺参数为：生球碱度～0.9，还原温度和还原时间分别为1250 ℃和25 min