煤基熔融還原煉鐵過程中煤氣化動力學(xué)的實驗研究

【摘要】：云南省的高磷鐵礦資源非常豐富,惠民、羅茨兩地的高磷鐵礦總儲量超過20億噸。但因為含磷量較高,無法使用傳統(tǒng)的高爐流程大量消化；另外由于惠民、羅茨的高磷鐵礦富含結(jié)晶水、磁性弱、可浮性低,所以也難以通過物理法選礦提高品位。根據(jù)云南本地的資源、能源現(xiàn)狀,可以發(fā)展直接利用煤粉與鐵礦石粉為原料的非高爐煉鐵新技術(shù)。煤的氣化是熔融還原和煤基直接還原的一個重要過程。為說明高磷鐵礦粉煤基還原過程的反應(yīng)機理及其動力學(xué)行為特征,本文通過數(shù)學(xué)建模與實驗研究相結(jié)合方法對惠民鐵礦粉煤基的還原過程的動力學(xué)進行研究。通過研究煤-鐵礦石粉在還原過程中各個階段的結(jié)構(gòu)形貌的表征以及煤-鐵礦石粉還原過程的動力學(xué)行為,為高磷鐵礦石煤基還原過程中煤氣化過程提供理論基礎(chǔ)。 本文運用熱重分析法研究了在50-1400℃的溫度范圍內(nèi),普通煤粉在鐵礦石煤基熔融還原過程中煤熱解與煤焦氣化的動力學(xué)行為。首先使用STA449F3型的熱重分析儀做鐵礦石粉的煤基熔融還原實驗,獲取熔融還原過程中的TG-DSC曲線,根據(jù)其曲線的峰值變化規(guī)律與曲線升降的趨勢來探究煤在熔融還原過程中各個階段的反應(yīng)規(guī)律。然后,通過對高磷鐵礦煤基熔融還原過程中的幾個特殊溫度段進行豎式電爐的實驗,通過對各階段物相的結(jié)構(gòu)形貌及成分的分析,進一步描述鐵礦石煤基熔融還原過程中煤氣化的反應(yīng)過程及其動力學(xué)行為。最后,利用熱分析動力學(xué)的積分法構(gòu)建起反應(yīng)各階段的表觀動力學(xué)模型,求解出動力學(xué)參數(shù)Ea,lnA與動力學(xué)機理函數(shù)f(a)。通過對煤的熱解分析過程的12種機理函數(shù)及氣化分析過程的15種機理函數(shù)進行l(wèi)n[g(α)/T2)]對1/T擬合作圖,找到擬合相關(guān)系數(shù)最好的機理函數(shù),建立相關(guān)動力學(xué)模型表達式： 【關(guān)鍵詞】：煤基 熔融還原 氣化 動力學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TF557
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 非高爐煉鐵工藝12-15
• 1.2 常見熔融還原工藝流程15-20
• 1.3 鐵礦石還原的熱重實驗研究現(xiàn)狀20-23
• 1.4 熱分析動力學(xué)研究概況23-24
• 1.5 論文研究背景及主要研究內(nèi)容24-28
• 第二章 基于熱分析法的惠民鐵礦煤基熔融還原煉鐵的實驗28-42
• 2.1 惠民高鐵礦的物化特性的研究28-29
• 2.2 惠民鐵礦煤基熔融還原煉鐵的熱分析實驗研究29-36
• 2.3 實驗結(jié)果的分析36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-42
• 第三章 煤在熔融還原過程中的非熔融態(tài)氣化反應(yīng)的研究42-62
• 3.1 煤熱解反應(yīng)過程的描述42-43
• 3.2 煤熱解反應(yīng)特性的評價指標(biāo)43-44
• 3.3 煤在非熔融態(tài)下熱解反應(yīng)的分析44-47
• 3.4 煤在非熔融態(tài)氣化反應(yīng)動力學(xué)研究47-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 第四章 煤焦在熔融還原過程中的熔融態(tài)氣化反應(yīng)的研究62-74
• 4.1 終還原反應(yīng)概念62
• 4.2 終還原反應(yīng)熱力學(xué)62-63
• 4.3 終還原反應(yīng)動力學(xué)模型63-66
• 4.4 煤焦在熔融態(tài)下與FeO的氣化反應(yīng)的動力學(xué)分析66-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第五章 結(jié)論與展望74-78
• 5.1 本文總結(jié)74-75
• 5.2 展望75-78
• 致謝78-80
• 參考文獻80-86
• 附錄A86-88
• 附錄B88-94
• 附錄C94-95

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