一、氧化铁在还原过程中的失流 后语（论文文献综述）
徐其言[1]（2018）在《高压和添加塑料颗粒抑制铁矿粉流态化黏结/失流机理研究》文中认为流态化直接还原工艺具有气固相际接触面积大,温度、浓度均匀,传热传质条件好,运行效率高等优点。但是,铁矿粉在高温流态化还原过程中容易出现黏结/失流问题,降低还原效率,阻碍流程连续化操作。针对这一问题,本论文对常压下铁矿粉流态化还原实验,高压抑制铁矿粉颗粒黏结行为,高压和塑料颗粒耦合抑制铁矿粉颗粒黏结,还原过程中还原压力和还原时间的优化等进行了系统研究。主要研究内容和结论如下:（1）利用流化床热态实验装置,系统研究了常压下巴西矿粉流态化还原的最佳操作参数,并对动力学进行了分析。最佳操作参数为:还原温度923K1023K、颗粒粒径大小0.63mm1.00mm、线速度为0.6m/s、氢气含量80%的CO-H2混合气体、选取占巴西矿粉总量2%的MgO粉末作为添加剂;表观活化能为22.48kJ/mol,内扩散控速。（2）流态化还原过程中,铁矿粉发生黏结/失流的机理是矿粉表面还原出的铁原子发生接触,在塔曼温度范围上发生重结晶过程,致使铁矿粉颗粒之间发生黏结。从气体对颗粒的曳力、颗粒间的黏结力以及颗粒自身的重力三个方面,分析了颗粒的力学特性,建立了铁矿粉还原黏结过程的数学模型:ΣF=π/（6ε3）[1.75ρgu2dp2+150（1-ε）μgudp]-0.31πx2σmaterial(T/Tmelt12.77（SPg/mv）(1/（0.21）Pg0.24(T/Tmelt))2.93-mg其中x=（56γδ4/（kT）Dsrg3t）1/7。（3）设计并研制出高压可视流化床实验装备,可用于铁矿粉流态化还原过程实验研究,具有可视化特色,并系统研究了高压条件下纯CO和纯H2还原澳大利亚矿粉的最佳操作参数以及两者的还原效果。研究发现:纯CO还原铁矿粉的最佳操作参数为:线速度0.8m/s、还原压力0.2MPa、还原温度1023K、矿粉粒径0.18mm0.66mm;纯H2还原铁矿粉的最佳的操作参数为:线速度0.8m/s、还原压力0.2MPa、还原温度1073K、矿粉粒径0.18mm0.66mm;纯H2的还原效果明显高于纯CO,但是流化性能低于纯CO。（4）研究了高压条件下纯CO和纯H2抑制铁矿粉颗粒黏结的机理。研究发现:纯CO作为还原气时,适当提高还原压力可以促进析碳反应,增加游离碳沉淀量,有效阻碍铁原子的扩散,避免铁原子间的直接接触或阻隔铁晶须勾连;在纯H2作为还原气时,在0.2MPa范围内,适当提高还原压力可以促进铁矿粉表面对氢气的吸附,加快还原反应,有助于提高金属化率;化学反应阻力和内扩散阻力同时存在,在反应的初始阶段化学反应阻力高于内扩散阻力,为化学反应控速,在后面的阶段中内扩散阻力超过化学反应的阻力,为内扩散控速;铁原子或铁晶须的接触面积随还原温度的变化关系满足曲线方程:Y=AX+BX2+CX3,其中A=-0.39079,B=3.45083×10-4,C=-1.01037×10-7;铁原子或铁晶须的接触面积随还原压力的升高逐渐减小,黏结趋势逐渐变小,且最佳的还原压力范围是0.2MPa0.45MPa。（5）借助正交实验和综合平衡分析法,系统研究了高压和塑料颗粒体系还原的最佳操作参数。研究发现:在高压和塑料颗粒条件下,氢气还原添加了塑料颗粒铁矿粉的最佳操作参数为:还原温度923K973K、线速度0.8m/s、还原压力0.15MPa、塑料颗粒粒径范围0.18mm0.66mm、塑料颗粒质量含量8%。（6）利用XPS研究了析碳反应中碳的赋存状态和含量变化,并分析了它们对黏结的影响,进而解析了高压和塑料颗粒耦合抑制铁矿粉颗粒黏结的作用机制。研究发现:塑料颗粒裂解析出碳的赋存状态分为两种:游离碳和Fe3C中的碳;Fe3C中的碳可以减缓铁矿粉的黏结/失流,而游离碳可以阻隔铁-铁颗粒间的接触和抑制铁晶须勾连,有效抑制黏结/失流的发生。（7）在高温条件下,系统研究了还原压力和还原时间对还原效果的影响规律,并对抑制黏结/失流方法有了一定掌握之后,对流态化工艺处理巴西矿、国王矿、张庄矿、纽曼矿和姑山矿进行了研究。研究发现:纯H2还原铁矿粉的最佳还原压力和还原时间分别为0.2MPa和50min;高压和塑料颗粒条件下,纯H2还原铁矿粉的最佳还原压力和还原时间分别为0.1MPa和65min。在高压、高压和塑料颗粒条件下,还原五种矿粉的金属化率和黏结比都能达到较好效果,高压、高压和塑料颗粒流态化还原工艺有望成为处理国内矿的一种高效可行的工艺方法。
安卓卿[2]（2018）在《颗粒流体粘性表征及流化床粘结失流行为预测分析》文中研究指明流化床是冶金、化工等领域的重要单元生产工序。流态化技术在工业生产中应用的最大技术瓶颈是粉体颗粒粘结失流问题。粘结失流问题本质上由颗粒间相互作用力（粘结力）大于所受到的气体曳力导致的。目前,关于气固两相流中颗粒所受到的曳力前人做了较为完善的研究工作,有多种成熟的模型能够描述颗粒所受曳力大小。但关于颗粒间相互作用力的大小长期以来一直缺乏有效的参数进行表征。这也是尽管人们对粘结失流的机理做了大量研究,但却无法对其进行准确预测的主要原因。为了对颗粒间作用力的大小进行有效表征,本论文提出了颗粒流体表观粘度的基本概念,它本质上反应的是颗粒抵抗运动的阻力系数,是颗粒间多种作用力相互作用的合力。同时基于能量耗散原理和颗粒运动方程设计了表观粘度测试方法。基于表观粘度建立了流化床粘结失流预测模型,对初始流化速率和粘结失流温度进行了预测。最后,探讨研究了鼓泡流化床和循环流化床的表观粘度,并设计开发了流化床还原过程表观粘度原位在线测定系统,论文主要研究内容和结果如下:（1）本研究提出颗粒表观粘度的基本概念。它借鉴了液体粘度的定义,用以表征颗粒间相互作用力的大小,同时基于能量耗散原理和颗粒运动方程设计了颗粒表观粘度测试方法。测试过程中将桨叶放入粉体中旋转,在线记录桨叶受到扭矩。据理论推导,颗粒表观粘度与桨叶力矩之间关系如下所示:η=A·T/πNrD式中,η为颗粒表观粘度（Pa·s）,T为扭矩（N·m）,Nr为转速（s-1）,D为桨叶直径（m）,A为常数取决于桨叶形状。（2）利用上述方法,获得了铁粉和铜粉等金属粉体的表观粘度,结果显示,室温条件下颗粒形状对表观粘度起主导作用,颗粒形状越接近于球形,表观粘度越小。高温条件下,表观粘度主要受颗粒大小影响,粉体颗粒越小,表观粘度越大。同时发现,对于75μm的金属铁粉,其表观粘度对数与温度的倒数在不同温度范围内有良好的线性关系。（3）利用粉体颗粒的表观粘度,基于粘性力和曳力的平衡,建立了流化床粘结失流预测模型,对流化床初始流化速率和粘结失流温度进行预测。实验测定了球形铜粉的表观粘度并用高温可视流化床对初始流化速率和粘结失流温度进行测定。模型预测结果与实验室流化床试验装置测得数据基本一致,相对误差在15%以内。（4）研究了纳米SiO2添加剂对于流化床粘结失流的抑制作用。在200r/min条件下,随着纳米SiO2添加剂加入量由0增加到1.5%（质量百分数）,铁粉表观粘度由90 Pa·s降低到42 Pa·s。实验室流态化试验,当纳米SiO2添加剂加入量由0增加到1.5%（质量百分数）,铁粉的粘结失流温度由520℃升高到870℃,证明纳米添加剂在流态化条件可以有效降低颗粒表观粘度进而抑制粘结失流发生。（5）论文同时探索了循环流化床中气固两相流表观粘度的表征方法。通过测得的下行循环流化床中充分发展区的压降计算得到摩擦系数,结合管道粗糙度和雷诺数求得气固两相流表观粘度。结果显示,表观粘度随着固含率的增大而增大;在过渡区,随着气速增大气固两相流表观粘度逐渐减小;湍流区,气速的影响可以忽略。最后回归得到下行循环流化床气固两相流表观粘度预测模型,如下所示:湍流区:μs = 1.81 × 10-5 ×（8 × εs-1）过渡区:μs = εs ×（4.87 × 10-3 × e-v/2.5 + 3.39 × 10-4）+ 1.03 × 10-7×v/e0.64-2.01 × 10-4式中,μs为气固两相流表观粘度（Pa·s）,εs为固含率,V为气速（m/s）。（6）基于以上研究,建立了铁矿粉流化床还原过程表观粘度在线测试系统。该系统可在铁矿粉还原过程中对气固两相流的表观粘度进行在线测试,并结合气相质谱仪在线提供的气体成分掌握反应进程。实验同时获得气固两相流的表观粘度、床层压降以及质谱仪提供的尾气成分,实时判断和预测铁矿粉还原过程中粘结失流状况。
王浩然,张延玲,安卓卿,赵世强,郭占成[3]（2018）在《添加纳米二氧化硅对氧化铁颗粒表观黏度的影响》文中研究指明借鉴流体黏性的表征方式,引入粉体颗粒表观黏度的概念表征粉体颗粒间的相互作用力,基于能量耗散原理,利用旋转黏度计测定了含SiO2纳米添加剂的Fe2O3颗粒在不同温度条件下的表观黏度.实验结果表明,Fe2O3颗粒表观黏度随温度升高而增大,纳米SiO2的加入使颗粒表观黏度明显降低,主要原因是纳米SiO2对Fe2O3颗粒形成了包覆,抑制了颗粒间的团聚和烧结.此外,本研究利用微型流化床研究了含纳米SiO2的Fe2O3颗粒在流化还原过程中发生黏结失流的过程,进一步验证了纳米SiO2对Fe2O3颗粒表观黏度的影响.结果表明,加入纳米SiO2显着提高了还原样品的金属化率,延长了还原过程中的黏结时间;扫描电镜分析表明纳米SiO2有效包覆在Fe2O3颗粒表面,降低了铁原子的扩散活性,并充分阻隔新鲜铁之间的接触,抑制新鲜铁的烧结,从而导致Fe2O3颗粒之间难以形成黏结点,由此证明纳米SiO2对流化床内Fe2O3颗粒的还原过程中的黏结失流具有明显抑制作用.
何盛一[4]（2017）在《锥形流化床中细铁粉矿直接还原过程强化》文中研究指明流化床作为主体反应器用于炼铁工艺中,除具有非高炉炼铁工艺所共有的优势——摆脱对冶金焦的依赖以外,还具有可以直接利用粉矿,气固接触效率高,传质传热快等优点,从而被认为是最高效的直接还原流程反应器。但是,铁矿粉在流态化直接还原过程中存在的粘结失流问题严重阻碍了流态化工艺的连续稳定运行。尤其是粒径小于100μm的细铁精矿粉,虽然此类矿粉在我国具有更高的产量和更低的价格,并且使用过程中具有更快的反应动力学性能,但是因为极易发生粘结失流,而难以应用于流态化直接还原过程中。针对上述问题,本文采用锥形流化床,解决了小于100 μm细铁精矿粉直接还原过程中的失流问题,并系统研究了防止失流的机理,考察了锥形流化床设计参数对细铁粉矿直接还原过程中流化行为的影响,通过锥形流化床低温预还原造粒-高温深还原的"两步法"工艺,进一步实现细铁粉矿直接还原过程强化,取得的主要创新性成果如下:（1）对比了细铁粉矿在锥形流化床和普通柱形流化床内的流化行为和还原性能。研究发现,在柱形流化床内,该粒级的细铁精矿粉由于终端气速的限制,只能在不超过700℃的温度范围内实现稳定流化,当温度高于700℃时,将会在金属化率40.0%以下发生失流;而采用锥形流化床,可以将细铁精矿粉的直接还原温度提升至800℃而不发生失流。在较高的温度和气速下,细铁精矿粉的还原速率大幅度提高,可以在20 min内得到金属化率高于90.0%的直接还原铁产品。锥形流化床可以在不添加任何惰性物质的前提下,防止细铁粉矿直接还原过程中的失流问题,为强化直接还原过程提供了一种清洁、高效的方法。（2）发现了锥形流化床内,H2还原气氛下,直接还原铁表面晶须的生长规律,并分析了其生长机理。与现有研究结果不同,本文结果证实,H2气氛并非抑制铁晶须生长的充分条件;而铁晶须在H2条件下是否生长,与还原气中H2含量,流化气速,操作温度等均有关系。研究发现,H2含量越低,气速越小,还原温度越高,越容易生成晶须状形貌。进一步分析证实,只有当还原速率相比颗粒表面铁原子扩散速率占优时,才能够消除铁晶须的生长。锥形流化床内采用高气速还原,可以有效抑制高温下巴西精矿表面晶须的生长,从而调控直接还原铁表面形貌,实现防止失流的目的。（3）系统研究了锥形流化床内直接还原铁颗粒的团聚行为,结果表明,细铁粉矿在粘性作用下自造粒生成团聚体,发现了三种不同的团聚行为,分别为聚团的快速形成、稳定生长和二次团聚,其中二次团聚行为国内外未见报道。分析了二次团聚行为的产生机理,发现此特殊团聚行为与锥形流化床特殊流体力学性质有关,当颗粒进入部分流化状态,在锥形床边壁环隙处,所受到的破碎力将大幅降低,从而导致二次聚团现象。进一步研究发现,二次聚团是导致锥形流化床逐渐失流的主要原因;而将团聚体尺寸控制在完全流化流域内,可以实现长时间稳定的聚团流态化。明晰了聚团形成与生长规律,为了解锥形流化床失流机理以及优化操作提供了基础。（4）考察了锥形流化床的设计参数（床高、锥角）对细铁矿粉直接还原过程中流化行为的影响。发现随着锥角和床高的增加,细铁粉矿的流化时间及金属化率都会有所下降,防止失流所需的底部流速相应增加。建立了修正聚团流化模型,深入分析了流化床内细铁精矿粉在直接还原过程中的受力,解释了流化床内不同阶段的聚团流化行为。将该模型应用于预测不同设计参数下的临界流化气速,与实验值吻合良好,对直接还原锥形流化床设计提供指导。（5）探究了锥形流化床预还原自造粒-高温深还原的"两步法"细铁粉矿直接还原强化工艺。探究了不同预还原条件对高温深还原阶段流化行为的影响,发现降低体系内单颗粒比例是防止高温失流的主要原因。高温还原结果显示,经过预还原自造粒后的粉体可以在高达900℃的温度下稳定流化。仅需流化10min,细铁矿粉的金属化率即可超过90.0%,单程气体利用率超过20.0%。相比"一步法"工艺,总的还原时间可以降低50.0%以上,即相同气体停留时间下的气体利用率可以提高100%以上。"两步法"工艺可以大幅度提高工艺的直接还原效率,进一步强化细铁粉矿直接还原过程。
杜占[5]（2017）在《抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流研究》文中指出流态化气基还原炼铁直接以粉矿为原料,省去了球团、烧结和炼焦等工序,是一种很有发展前景的直接还原炼铁技术。随着优质铁矿资源的减少,选矿后得到的矿粉中细粉（粒度在100 μm左右）含量越来越高。这些细粉具有较高的还原速率,可以充分发挥流态化炼铁技术的优势,然而其在高温气基流化还原过程中,由于颗粒表面粘性增大或者铁晶须的生成较易发生粘结并形成大聚团,继而导致整个床层的失流,会对稳定生产造成严重影响。针对这一问题,本文以铁矿粉在不同多级流化还原工艺中出现的中间产物（如低金属化率颗粒、Fe3O4、FeO和富碳颗粒等）为研究对象,通过模拟工业上的多级流化还原系统,提出了一系列高效的抑制粘结失流方法,并对其作用机制进行了深入研究。本文所取得的主要研究成果如下:揭示了还原条件对多级流化还原预还原段低金属化率颗粒表面铁析出形貌及其粘结行为的影响规律,提出了调控铁析出形貌抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流的操控方法。研究表明在CO中混入H2可以加快铁晶粒的生长速率,同时增加还原初期矿粉表面的铁形核数量,导致矿粉表面新生成的金属铁由晶须状转变为致密状。随着CO-CO2中CO2含量的升高,矿粉表面新生成的金属铁会由"锋利"的晶须状转变为"仙人掌状",并且表面铁的分布密度会变小。随着还原温度的降低,矿粉表面铁晶须的强度会变弱。这些均可以显着减少低金属化率颗粒流化还原过程中形成的聚团量。此外,在预还原段将低金属化率颗粒表面的铁析出形貌由晶须状转变为致密状,可以有效降低防止深还原段高金属化率颗粒失流的MgO加入量。揭示了 MgO对多级流化还原过程中不同价态铁氧化物矿粉粘结失流的抑制机制,提出了添加MgO抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流的较优加入时段。MgO与不同价态铁氧化物间的界面反应行为表明,在中低温（700和800 ℃）下MgO对Fe2O3、Fe3O4和FeO矿粉粘结失流的抑制作用主要是物理阻隔效应。在高温（900 ℃）下对于主要成分为Fe2O3的矿粉来说,物理阻隔效应依然是主要抑制作用;对于主要成分为Fe3O4和FeO的矿粉来说,化学反应形成的阻隔层是抑制粘结失流的主要原因,并且MgO在FeO矿粉表面形成的化学阻隔层厚度大于其在Fe3O4矿粉表面形成的。化学阻隔层比物理粘附引起的抑制作用更加有效。因此在Fe3O4和FeO稳定存在的多级流化还原工艺中,加入MgO对高温下粘结失流的抑制效果由强到弱可按如下顺序排列:FeO>Fe3O4>Fe2O3。还原实验结果表明加入MgO抑制粘结失流对铁矿粉还原速率的影响较小。制备新型添加剂CaO/Fe2O3强化了钙组分对铁矿粉流化还原过程中粘结失流的抑制效果,并揭示了其抑制机制。研究表明分析纯CaO粉末和Ca（NO3）2·4H20分解产生的CaO对粘结失流的抑制作用较弱,而Fe（NO3）3·9H20和Ca（NO3）2·4H20混合物分解产生的CaO/Fe2O3具有较好的抑制效果。CaO/Fe2O3的还原结果表明Ca组分主要通过物理阻隔效应抑制粘结失流。微观组织结构观察表明CaO/Fe2O3不仅可以抑制"锋利"尖状铁的生成,还可以使Ca组分紧密地包覆在粘性铁表面,从而降低其表面粘性。此外,研究表明引入Fe2O3强化性能较差添加剂对粘结失流的抑制效果具有普适性。揭示了铁矿粉多级流化还原过程中的碳沉积和演变行为,发现沉积碳不仅是还原过程中矿粉颗粒粘结的抑制剂,还是性能优越的固相还原剂。高还原势、低温及H2的引入可以加速多级流化还原预还原段碳的沉积,尤其是石墨型游离碳的沉积。石墨型游离碳可以抑制铁晶须生成,降低颗粒表面粘性,从而防止矿粉颗粒在高温深还原中发生粘结。高温深还原中石墨型游离碳和碳化铁均会通过气化反应和固相还原反应被消耗,并且石墨型游离碳的反应活性高于碳化铁。为了强化流态化技术在直接还原炼铁中的应用,提出了利用高活性沉积碳通过固固反应将铁矿粉还原至较高金属化率的方法,并且证明了它的可行性。综上所述,本文围绕抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流展开,基于铁矿粉在不同工艺中的演变特性,提出了一系列高效的操控方法,如调控铁析出形貌抑制多级流化还原预还原段低金属化率颗粒的粘结,同时减少防止深还原段高金属化率颗粒失流的MgO加入量;在多级流化还原的FeO段加入MgO,利用高温下固固反应形成的化学阻隔层高效地抑制粘结失流;制备新型抑制粘结失流添加剂CaO/Fe2O3,强化Ca组分对粘结失流的抑制效果。此外,在深入分析铁矿粉多级流化还原中碳沉积和演变行为的基础上,提出了直接利用沉积碳进行高温深还原的方法。与前人研究相比,本文所提出的抑制方法更加贴近实际工业过程,更具针对性和高效性,可操作性强。
李建龙[6]（2017）在《流态化还原铁矿粉表面形态及铁晶生长的研究》文中进行了进一步梳理流态化炼铁工艺因其还原动力学条件好,可直接利用粉矿和摆脱对焦炭的依赖倍受关注。然而,在流态化还原过程中矿粉粘结导致的失流,一直是阻碍其进一步发展的关键所在。本文主要对还原过程中矿粉表面铁晶析出、生长粘结机理以及抑制粘结处理方法进行研究。论文通过运用基于密度泛函理论的第一性原理对浮氏体还原以及掺杂Mg2+、Ca2+和附碳处理后的浮氏体还原过程进行模拟,运用密度泛函理论,过渡态理论分析能量以及能带变化,添加碱性氧化物或者附碳预处理对铁晶生成影响的基本原理。通过实验方法对不同还原条件下（还原温度、还原气氛、添加碱性氧化物以及附碳预处理）Fe2O3还原后的样品进行X射线衍射,电镜观察以及能谱分析等检测,得出铁矿粉表面形态及铁晶变化规律。得出如下主要结论:1经过第一性原理计算得出,Ca2+比Mg2+难于溶解在FexO晶体内;掺杂离子Mg2+迁移到空位的能垒最小,其次为Ca2+,Fe2+迁移到空位的能垒大于掺杂离子Ca2+和Mg2+迁移到空位的能垒;Mg2+、Ca2+通过形成镁铁复合物、钙铁复合物均可抑制铁晶须的形成,其中Mg2+抑制效果更好。经过附碳处理后,CO在C-FeO三个晶面上的吸附能相近,吸附稳定且形成较稳定的C-O共价键,因此铁晶的定向形成被抑制;同时形成Fe-C键十分强,能够阻碍浮氏体进一步还原。2通过分析添加碱性氧化物以及附碳预处理样品扫描电镜、能谱分析和XRD,发现在还原过程中碱性氧化物能够与铁氧化物形成复合化合物,铁晶须的长度会变短直径变粗,复合化合物会形成在铁晶须的头部阻碍活性物质铁晶须粘结。附碳处理后铁晶须形状变得粗短,同时粘结变少,XRD结果发现有Fe-C的存在,其能够阻碍活性物质铁晶须的粘结。3通过对比不同温度还原试样的扫描电镜和能谱结果发现,600℃时矿粉的晶须短小,而且通过XRD与能谱结果分析,矿粉表面覆盖很大一部分Fe3C;700℃时矿粉铁晶须数量增多,且更加细长;800℃和900℃时矿粉晶须直径变粗,长度变短。分析原因:600℃温度下CO的析碳反应易发生,析出的碳与铁氧化物反应生成Fe3C会阻碍矿粉进一步还原,而且温度较低使化学反应速率较慢,样品没有粘结成块;700℃样品铁晶须细长的原因在于700℃时化学反应速率较低,生成的Fe能够很快扩散;800、900℃与700℃的样品相对比,随着温度的升高其化学反应变快,在相同的时间内还原生成的金属Fe变多,而温度对于Fe的扩散影响不大,因此铁矿粉晶须直径变粗,长度变短。4通过对比不同还原气氛下还原试样的扫描电镜、能谱分析和XRD结果,发现除50%CO+50%N2样品没有完全还原成金属Fe外,其他还原气氛条件下的样品全部还原成单质Fe。对比80%CO+20%N2和50%CO+50%N2样品,随着CO还原气浓度的降低,铁晶须长度变短,直径变粗。80%H2+20%N2和50%H2+50%N2样品,发现H2还原铁矿粉晶须变短,直径变粗,同时有铁瘤的出现。对比原样与混合气体,发现H2、CO混合气体还原的样品的晶须比CO气氛还原的样品的晶须粗短。
郭磊[7]（2016）在《流态化炼铁过程中抑制粘结失流技术基础研究》文中进行了进一步梳理流态化炼铁工艺可以直接采用铁矿粉作为原料,避免了传统高炉炼铁中的造块工艺,有助于节能环保,而且适应于我国粉矿多、块矿少的铁矿资源特点。但是流态化炼铁中的粘结失流问题是阻碍该工艺发展的最大障碍,本论文便以探索解决粘结失流问题的方法,实现铁矿粉正常流化还原作为研究目标。为了探究解决流态化炼铁中粘结失流问题的方法,本论文以颗粒本身性质作为研究对象,揭示了颗粒形貌控制、颗粒接触方式控制、颗粒表面包覆等方法对抑制粘结的影响。主要的研究内容和结果如下所述：（1）利用自主研发的石英管可视流化床实验装置,研究了氢气浓度、温度对Fe203颗粒流态化还原过程中颗粒形貌演变以及粘结失流的影响。为了排除不同氢气浓度以及温度条件下气流对颗粒搅动能力的影响,通过引入颗粒曳力模型,以1073 K,50%氢气浓度下的曳力作为标准曳力,将不同条件下的气流曳力进行归一化。结果表明通过增大氢气浓度提高还原反应速度可以促进Fe203颗粒形成多孔形貌,从而为颗粒表面新生成金属铁向颗粒内部扩散提供所需的空间,进而降低颗粒表面金属铁活性和粘性,降低颗粒粘结趋势。同时,较高的氢气浓度条件下可以防止颗粒表面形成层状铁阻碍气体向颗粒内部的扩散,进一步加快还原反应速度。在99秒的还原时间内便可获得80%以上的金属化率。（2）采用下行床流态化装置研究了氢气快速还原超细Fe203颗粒的可行性。根据气体-颗粒流基础理论建立颗粒下落时间数学模型,从而实现对颗粒下落时间的估算。采用下行床进行超细Fe203粉的还原实验,可以从根本上避免颗粒之间的粘结,而且在较高的氢气浓度条件下可以实现超细Fe203粉的快速还原,在1273 K的温度条件下1.5米的有效下落距离内实现了90%以上的还原度。（3）研究了包覆MgO和Ca3（PO4）2对抑制粘结失流的影响。研究发现,采用包覆MgO的方法可以获得明显的抑制粘结失流效果,在线法、烧结法有助于提高包覆效果。在矿粉表面包覆Ca3（PO4）2可以有效的抑制铁晶须的产生,但是这种方法对抑制粘结失流的效果甚微。普通的干法包覆大部分包覆物会从矿粉颗粒表面脱落。研究发现包覆物颗粒在矿粉颗粒表面的吸附方式主要有两种,一种是通过范德华力等的物理吸附,另外一种是通过与矿粉颗粒表面物质发生化学反应或固态扩散实现化学包覆。化学包覆的强度要远远地高于物理包覆,提高化学包覆的程度可以有效地提高包覆效率。（4）为了提高包覆效果,提高包覆量,实验中首次引入非均相沉淀法并对此进行了研究。研究发现,通过非均相沉淀法包覆可以在矿粉表面形成均匀的Mg0包覆层。通过这种方法形成的包覆层具有较高的强度,即使在经过流化还原后并未发生明显的脱落现象。通过对非均相沉淀机理的了解,发现控制溶液中沉淀离子浓度,延长非均相沉淀发生的时间是提高非均相沉淀法包覆效果的关键。（5）在对抑制粘结失流方法有了一定的掌握后,对流态化工艺处理攀枝花钒钛磁铁矿和鄂西高磷矿进行了研究。研究发现,通过包覆MgO的方法可以抑制攀枝花钒钛磁铁矿的粘结失流。酸浸脱磷的操作会恶化高磷矿的粘结趋势,但是通过干法包覆少量MgO便可以解决这一问题。实验中发现P元素在熔分获得铁相中并不是以Ca3（PO4）2夹杂的形式存在,理论依据是在铁相中只检测出极少量的Ca元素,而且在铁相中的含P夹杂物中没有检测出有Ca元素。酸浸脱磷-流态化还原-熔分工艺有望成为处理国内高磷矿的一种高效可行的工艺方法。
雷超[8]（2015）在《碳包覆抑制铁矿粉流态化还原粘结失流研究》文中提出流化床反应器具有良好的传热、传质效率,应用于炼铁工艺（铁精矿预还原）中不仅可以避免使用焦炭,还可直接处理粉矿,符合资源高效利用与节能环保的要求。然而对于粒径小于0.15 mm的细矿粉,虽然其价格低廉,但因在还原过程中极易发生粘结失流,难以被现有流态化炼铁技术直接利用。在众多抑制粘结失流的措施中,采用颗粒碳包覆法操作简单、效果显着、经济性良好,具有较好的工业应用潜质,但使用此法所制得直接还原铁（DRI）产品碳含量往往过高,制约了其进一步发展。针对此问题,本文系统地研究了铁粉/铁矿粉的高温粘结行为与机理,着重考察了碳包覆对流化/失流行为的影响规律,在此基础上以降低产品碳含量为目标,对“附碳-还原”直接还原工艺进行了研究。论文主要创新点如下：ⅰ)系统地考察了铁粉在N2气氛中的流化/失流特性,发现了两种新的铁粉流化行为一聚团流化与慢速失流,并基于颗粒/团聚体的受力平衡分析,建立了可解释并预测聚团流化与慢速失流的理论模型,模型预测的平均聚团尺寸与实验结果吻合良好。研究发现,铁粉的高温粘结行为主要受颗粒团聚行为影响,温度为影响颗粒聚团的主要因素,其次是气速。当颗粒间碰撞力（Fcoll）小于粘性力（Fc）、且两者处于同一数量级时,团聚体的形成与长大会引起Fcoll的增大而对Fc无影响,使得Fcoll与Fc逐渐达到平衡。若达到此理论平衡状态时团聚体所对应的最小流化速低于操作气速,便会出现稳定的聚团流化行为,反之则会出现慢速失流。ⅱ)研究了铁矿粉在CO-H2混合气中的流化/失流特性,探明了还原气种类与组成对粘结失流的影响规律。结果表明,CO歧化分解可在颗粒外层形成碳包裹层,从而在一定程度上抑制粘结失流,使得矿粉在CO-H2混合气中的起始失流温度比纯H2气氛中高约50-150℃。此外,增大混合气中H2摩尔分率能抑制沉积碳的聚团与晶须的生成,提高碳包覆效率,从而提高起始失流温度：而提高流化温度对CO歧化附碳反应有抑制作用,会削弱碳包覆抑制粘结失流的效果。ⅲ)通过考察附碳颗粒在流化还原过程中的组成/结构演变,得到了碳包覆对流化/失流行为的影响规律。研究发现,当颗粒附碳量超过某一临界值（Ccritical）时,可明显抑制失流。提高预还原矿粉金属化率、碳包覆效率、降低流化温度可有效降低Ccritical仇,而改变流化气种类或气体组成对Ccritical值无明显影响。此外,碳包裹层的稳定性对粘结失流有明显影响,沉积碳在直接还原过程中发生碰撞磨损消耗或化学反应消耗（与FcO、CO2、H2等）会导致碳包裹层被破坏,此时即便其颗粒初始碳含量超过Gcritical值粘结失流仍会发生。ⅱⅱ)建立了降低产品碳含量的相应工艺优化原则：1)降低Gcritical值,主要通过提高预还原速率而降低附碳反应速率（如通过提高预还原温度、增大混合气中H2摩尔分率等）和适当降低高温还原操作温度；2)控制沉积碳在高温还原过程中的消耗／积累平衡,实际操作中应使矿粉碳含量维持恒定或慢速增长。在此基础上,优化了“附碳-还原”工艺,有效降低矿粉Gcritical值至2.98-3.47 wt.%,远低于文献报道值13.3 wt.%,并将DRI产品碳含量从现有研究的16.5-22.3 wt.%降低至5 wt%。
邹胜伟[9]（2013）在《铁矿粉流态化还原过程中的粘结失流研究》文中研究说明在众多非高炉炼铁工艺中，由于流态化技术可以直接使用粉矿，是未来直接还原炼铁技术的重要发展方向，目前极具代表性的工艺为FINEX。但是流态化还原技术也存在自身的缺陷，特别是流化床中出现的粘结失流问题导致正常运行的流化床受到破环，流化效率降低，甚至形成固定床。FINEX工艺为避免粘结，常采用低温、高气速等操作手段。但导致生产效率不高、气体利用率低，最终致使全流程煤耗升高，流化床还原技术优势大大降低。因此，粘结失流问题成为阻止流化床还原铁矿粉工业应用的瓶颈。本文叙述了关于粘结失流的实验，并进行了理论分析和讨论，研究其影响因素的作用规律以及其发生的机理。本课题的研究分为两步。第一步是影响粘结失流因素的研究，通过比较不同操作条件下的粘结失流临界时间，分析温度、还原气浓度和种类以及矿粉粒度对粘结失流的影响和作用规律；第二步是粘结失流机理的讨论，将失流后的样品进行扫描电镜检测，比较失流前后样品表面形貌的变化，从而推断粘结失流的发生机理。通过影响粘结失流因素的研究发现：铁矿粉流态化还原过程中，存在一个特定的温度即开始粘结失流温度，在此温度以下不发生粘结失流。并且温度越高，越容易发生粘结失流。还原气浓度越高，发生粘结失流的趋势越大。且还原气种类对粘结失流的影响较大，H2还原巴西矿粉时只有在1123K的高温才发生粘结失流，而CO还原在923K时就能发生粘结失流。用CO还原时，在一定粒径范围内，矿粉粒径越大越容易发生粘结失流；而用H2还原时，矿粉粒径越小越容易发生粘结失流。通过对比各操作条件下发生粘结失流前后样品表面形貌的差异，发现两种不同类型的粘结失流现象：一种是由于CO还原时铁晶须的相互连接引起的；另一种是由于H2还原时生成的铁在高温下发生软化甚至融化而引起的。
杨若薰,郭慕孙[10]（1980）在《攀枝花铁精矿流态化气体还原中粘结失流的研究》文中提出要提高攀枝花铁精矿中铁的还原程度,以便更好地和钒钛分离,达到综合利用,实验证明必须在750℃以上进行还原。这样有利于提高还原反应速度和单程气体转化率。但流态化高温气体还原攀矿遇到了粘结失流的问题。在1977年针对这个关键问题,进行了实验室研究。首先要查明造成粘结失流的原因;其次研究防止失流的方法;然后阐明粘结失流及其防止机理。
二、氧化铁在还原过程中的失流 后语（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、氧化铁在还原过程中的失流 后语（论文提纲范文）
（1）高压和添加塑料颗粒抑制铁矿粉流态化黏结/失流机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 课题研究背景 |
| 2.1.1 铁矿石资源供求关系 |
| 2.1.2 焦煤资源供求关系 |
| 2.1.3 铁矿石粒度的影响关系 |
| 2.2 流态化炼铁工艺概述 |
| 2.2.1 流化床在炼铁工艺中的应用 |
| 2.2.2 流态化还原炼铁的技术优势 |
| 2.2.3 流态化还原炼铁技术面临的问题 |
| 2.3 流态化炼铁黏结/失流机理及抑制机制的研究现状 |
| 2.3.1 氧化铁还原热力学和动力学的研究现状 |
| 2.3.2 黏结/失流机理的研究现状 |
| 2.3.3 黏结/失流的表征参数及影响因素 |
| 2.3.4 抑制黏结/失流机制的研究现状 |
| 2.4 黏结/失流及抑制机理的研究现状小结 |
| 2.5 论文的研究目标、研究内容及拟解决的关键科学问题 |
| 2.5.1 研究目标 |
| 2.5.2 研究内容 |
| 2.6 课题的实验方法手段、技术路线 |
| 2.6.1 课题的实验方法手段 |
| 2.6.2 拟采取的技术路线 |
| 3 常压下铁矿粉流态化还原实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验装置 |
| 3.2.3 实验方案和方法 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 操作参数的优化确定 |
| 3.3.2 最佳操作参数下的动力学分析 |
| 3.4 铁矿粉颗粒黏结机理分析 |
| 3.4.1 铁矿粉颗粒的微观变化分析 |
| 3.4.2 铁矿粉流态化还原黏结过程的数学模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高压抑制铁矿粉颗粒黏结的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验装置及可靠性分析 |
| 4.2.3 实验方案和方法 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 纯CO还原的实验结果 |
| 4.3.2 高压析碳抑制铁矿粉颗粒黏结的机理研究 |
| 4.3.3 纯H2还原的实验结果 |
| 4.3.4 高压条件下氢气还原铁矿粉的机理研究 |
| 4.3.5 纯CO和纯H2的对比实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 高压和塑料颗粒耦合抑制铁矿粉颗粒黏结的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料及实验装置 |
| 5.2.2 预实验实验结果与分析 |
| 5.2.3 实验方案和方法 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.4 最佳操作参数条件下添加与未添加塑料颗粒的对比实验研究 |
| 5.5 析碳抑制矿粉颗粒黏结的机制分析 |
| 5.5.1 塑料颗粒析碳反应机理分析 |
| 5.5.2 析碳抑制黏结机理分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 高温还原过程中还原压力和还原时间的优化及应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高压、高压和塑料颗粒条件下还原压力的优化研究 |
| 6.2.1 实验材料与设备 |
| 6.2.2 实验方案、分析方法和实验装置 |
| 6.2.3 实验结果与分析 |
| 6.3 最佳还原压力条件下还原时间的优化研究 |
| 6.3.1 高压条件下还原时间的优化研究 |
| 6.3.2 高压和塑料颗粒条件下还原时间的优化研究 |
| 6.4 两种工艺的对比实验研究 |
| 6.5 最佳工艺的应用 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 致谢 |
（2）颗粒流体粘性表征及流化床粘结失流行为预测分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 流态化冶炼工艺的发展及应用 |
| 2.1.1 采用流化床的冶炼工艺 |
| 2.1.2 流态化冶炼技术的优点 |
| 2.1.3 流态化工艺存在的问题 |
| 2.2 粘结失流研究进展 |
| 2.2.1 粘结失流的影响因素 |
| 2.2.2 粘结失流的机理分析 |
| 2.2.3 粘结抑制技术研究进展 |
| 2.2.4 颗粒粘结失流过程中颗粒之间的相互作用力 |
| 2.2.5 颗粒粘结失流数学预测模型 |
| 2.3 颗粒粘结表征方法 |
| 2.3.1 颗粒粘结指数 |
| 2.3.2 颗粒表面粘度 |
| 2.3.3 流化床表观粘度研究现状 |
| 2.4 论文研究意义和研究内容 |
| 2.4.1 研究目的及意义 |
| 2.4.2 研究思路 |
| 2.4.3 主要研究内容 |
| 3 粉体表观粘度实验测定原理研究和表征方法确定 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验原料与设备 |
| 3.2.2 表观粘度测定原理 |
| 3.3 粉体表观粘度测定的影响因素 |
| 3.3.1 桨叶形状对粉体表观粘度的影响 |
| 3.3.2 桨叶位置对粉体表观粘度的影响 |
| 3.3.3 桨叶转速对粉体表观粘度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 粉体表观粘度测定及研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验材料和设备 |
| 4.2.2 实验条件和方法 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 初始颗粒形状和尺寸对粉体表观粘度的影响 |
| 4.3.2 温度对粉体表观粘度的影响 |
| 4.3.3 与粘结失流温度的对比分析 |
| 4.3.4 粉体颗粒表观粘度活化能解析 |
| 4.3.5 基于表观粘度的颗粒粘结机理分析 |
| 4.3.6 室温条件下金属化率对于Fe_2O_3粉体表观粘度测影响 |
| 4.3.7 Fe_3O_4粉体表观粘度与温度关系研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于粉体表观粘度的粘结失流预测模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验装置和材料 |
| 5.2.2 实验条件和方法 |
| 5.3 粘结失流预测模型建立 |
| 5.3.1 基本假设 |
| 5.3.2 模型建立 |
| 5.4 模型理论预测值与实验值对比分析 |
| 5.4.1 初始流化速率预测 |
| 5.4.2 粘结失流温度预测 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 纳米添加剂对于颗粒流动性改善的探索研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 实验装置和材料 |
| 6.2.2 实验条件和方法 |
| 6.2.3 纳米添加剂对于颗粒包覆效果微观分析 |
| 6.2.4 室温条件下纳米添加剂对于颗粒流动性的改善研究 |
| 6.2.5 高温条件下纳米添加剂对于颗粒流动性改善的研究 |
| 6.2.6 流态化条件下纳米添加剂对于粘结失流的抑制研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 流化床表观粘度测定及预测 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验 |
| 7.2.1 实验装置 |
| 7.2.2 实验材料 |
| 7.2.3 实验条件和方法 |
| 7.3 下行流化床表观粘度计算方法 |
| 7.4 实验结果与讨论 |
| 7.4.1 鼓泡流化床表观粘度初步研究 |
| 7.4.2 下行流化床表观粘度预测模型回归 |
| 7.4.3 气体单相流管道摩擦压降CFD模拟验证 |
| 7.4.4 下行流化床表观粘度预测模型验证 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 流化床还原过程表观粘度在线测定系统调试研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验 |
| 8.2.1 实验装置 |
| 8.2.2 实验材料 |
| 8.3 实验结果与讨论 |
| 8.3.1 流化床表观粘度与床层压降对比分析 |
| 8.3.2 流化床表观粘度与质谱仪尾气成分信号对比分析 |
| 8.3.3 流化床还原过程表观粘度原位在线分析研究 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 结论与工作展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 主要创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）添加纳米二氧化硅对氧化铁颗粒表观黏度的影响（论文提纲范文）
| 1 颗粒表观黏度测试基本原理及方法 |
| 1.1 测试原理 |
| 1.2 实验装置 |
| 1.3 实验材料制备 |
| 1.4 实验过程 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 温度对Fe2O3颗粒表观黏度的影响 |
| 2.2 纳米Si O2对Fe2O3颗粒表观黏度的影响 |
| 2.3 流化床还原过程中纳米Si O2对黏结时间的影响 |
| 3 结论 |
（4）锥形流化床中细铁粉矿直接还原过程强化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 流态化直接还原炼铁技术 |
| 1.1.1 典型的流态化炼铁工艺 |
| 1.1.2 流态化炼铁技术存在的主要问题 |
| 1.2 粘结失流研究现状 |
| 1.2.1 粘结失流影响因素 |
| 1.2.2 粘结失流机理 |
| 1.2.2.1 粘结研究历程 |
| 1.2.2.2 粘结失流模型 |
| 1.2.3 防止失流措施 |
| 1.2.4 锥形流化床特征及其在防止失流中应用 |
| 1.3 本论文研究思路 |
| 2 细铁矿粉在锥形流化床和柱形流化床中直接还原对比研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 实验装置及方法 |
| 2.2.3 表征及计算方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 气速对直接还原的影响 |
| 2.3.1.1 气速对柱形流化床内直接还原的影响 |
| 2.3.1.2 气速对锥形流化床内直接还原的影响 |
| 2.3.2 温度对直接还原的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 锥形流化床内H_2还原铁矿粉表面形貌规律及其对粘结失流的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.3 结果与讨论: |
| 3.3.1 H_2气氛下直接还原铁表面形貌 |
| 3.3.2 H_2气氛下表面形貌生成机制 |
| 3.3.3 H_2含量及流速对流化行为的影响,及其与表面形貌的关系 |
| 3.4 本章小结: |
| 4 锥形流化床内聚团行为及其机理分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 柱形流化床失流特征 |
| 4.3.2 锥形床内聚团行为规律 |
| 4.3.2.1 聚团快速生成阶段 |
| 4.3.2.2 聚团稳定生长阶段 |
| 4.3.2.3 聚团二次生长阶段 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 锥形流化床设计参数对直接还原的影响及聚团流化模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验装置与实验材料 |
| 5.2.2 表征及计算方法 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.4 理论模型 |
| 5.4.1 模型计算结果 |
| 5.4.2 修正聚团流化模型在锥形流化床中的应用 |
| 5.5. 本章小结 |
| 6 锥形流化床直接还原过程强化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 实验材料和设备 |
| 6.2.2 实验步骤及分析方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 高温直接还原流化行为 |
| 6.3.2 预还原条件对高温深还原的影响 |
| 6.3.3 深还原条件对过程强化的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 致谢 |
（5）抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 流态化炼铁简介 |
| 1.2 典型的流态化炼铁工艺 |
| 1.3 流态化炼铁的特点及存在的问题 |
| 1.4 粘结失流的研究现状 |
| 1.4.1 粘结失流的判别及表征方法 |
| 1.4.2 影响粘结行为的因素 |
| 1.4.2.1 铁矿粉的组成和形状 |
| 1.4.2.2 铁矿粉颗粒的大小 |
| 1.4.2.3 流态化还原条件 |
| 1.4.3 粘结失流的机理 |
| 1.4.4 抑制粘结失流的方法 |
| 1.4.4.1 降低粘结力 |
| 1.4.4.2 增大分离力 |
| 1.5 已有研究存在的问题 |
| 1.6 研究思路和内容 |
| 2 还原过程铁形貌调控与铁矿粉流化还原失流抑制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 流化还原实验方法 |
| 2.2.3 样品表征 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 调控铁析出形貌抑制低金属化率颗粒粘结 |
| 2.3.1.1 CO-H_2比例的影响 |
| 2.3.1.2 CO-CO_2比例的影响 |
| 2.3.1.3 温度的影响 |
| 2.3.2 调控铁析出形貌对防止高金属化率颗粒失流的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 不同时段加入MgO对铁矿粉多级流化还原粘结失流的抑制机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 流化还原实验方法 |
| 3.2.3 扩散偶实验方法 |
| 3.2.4 固定床还原实验方法 |
| 3.2.5 样品表征 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 MgO对不同价态铁氧化物矿粉流化时间的影响 |
| 3.3.2 700-900 ℃下MgO与不同价态铁氧化物间的固固反应行为 |
| 3.3.3 MgO对不同价态铁氧化物矿粉粘结失流的抑制机理 |
| 3.3.4 MgO对不同价态铁氧化物矿粉还原速率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 CaO/Fe_2O_3对铁矿粉流化还原粘结失流的抑制机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 包覆方法 |
| 4.2.3 流化还原实验方法 |
| 4.2.4 样品表征 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 不同钙基添加剂的包覆效果 |
| 4.3.2 不同钙基添加剂对粘结失流的抑制效果 |
| 4.3.3 CaO/Fe_2O_3的抑制机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 铁矿粉多级流化还原过程中的碳沉积和演变行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 流化还原实验方法 |
| 5.2.3 样品表征 |
| 5.2.4 热力学分析 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 流化预还原段还原条件对碳沉积行为的影响 |
| 5.3.1.1 气速的影响 |
| 5.3.1.2 还原势的影响 |
| 5.3.1.3 温度的影响 |
| 5.3.1.4 还原气中混入H_2的影响 |
| 5.3.2 高温深还原中沉积碳的演变规律 |
| 5.3.3 沉积碳高温固固深还原 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 今后工作建议 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 致谢 |
（6）流态化还原铁矿粉表面形态及铁晶生长的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 非高炉炼铁工艺 |
| 1.2.1 直接还原工艺的发展历史及现状 |
| 1.2.2 直接还原工艺 |
| 1.2.3 熔融还原工艺的发展历史及现状 |
| 1.2.4 熔融还原工艺 |
| 1.3 流化床工艺研究现状 |
| 1.3.1 流态化工艺 |
| 1.3.2 粘结问题 |
| 1.4 课题研究的意义及内容 |
| 2 基于密度泛函理论的第一性原理计算 |
| 2.1 模拟方法 |
| 2.1.1 基本原理及应用 |
| 2.1.2 模拟的基本步骤 |
| 2.2 浮氏体及掺杂Mg~(2+)、Ca~(2+)模拟 |
| 2.2.1 计算模型与方法 |
| 2.2.2 结果与分析 |
| 2.3 附碳对铁晶形成的模拟 |
| 2.3.1 计算模型与方法 |
| 2.3.2 结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 预处理对铁矿粉表面形态影响的实验研究 |
| 3.1 实验内容及方法 |
| 3.1.1 预处理实验方案及参数设定 |
| 3.1.2 实验方法 |
| 3.2 实验原料与设备 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 原样 |
| 3.3.2 MgO |
| 3.3.3 CaO |
| 3.3.4 附碳 |
| 3.3.5 表面形貌测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 还原条件对铁矿粉表面形态影响的实验研究 |
| 4.1 实验内容及方法 |
| 4.1.1 实验方案 |
| 4.1.2 实验方法 |
| 4.2 实验原料与设备 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 还原温度对铁晶形成的影响 |
| 4.3.2 还原气氛对铁晶形成的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 发表的学术论文 |
| B. 发表的专利 |
| C. 参加的学术活动 |
| D. 参与的科研项目 |
（7）流态化炼铁过程中抑制粘结失流技术基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 流态化炼铁工艺概述 |
| 2.1.1 流化床在炼铁工艺中的应用 |
| 2.1.2 流态化还原炼铁的技术优势 |
| 2.1.3 流态化炼铁工艺面临的问题 |
| 2.2 流态化炼铁抑制粘结研究现状 |
| 2.2.1 对粘结失流机理的阐释 |
| 2.2.2 粘结失流的影响因素 |
| 2.2.3 抑制粘结失流的主要方法 |
| 2.3 论文研究思路与研究内容 |
| 2.3.1 研究思路 |
| 2.3.2 主要研究内容 |
| 3 还原过程形貌演变对Fe_2O_3颗粒粘结失流的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验原料与设备 |
| 3.2.2 实验条件和方法 |
| 3.3 曳力模型建立及实验条件设定 |
| 3.3.1 基本假设 |
| 3.3.2 模型建立 |
| 3.3.3 实验条件确定 |
| 3.4 实验结果及分析 |
| 3.4.1 还原前后颗粒形貌变化 |
| 3.4.2 不同还原条件对Fe_2O_3颗粒粘结形式的影响 |
| 3.4.3 不同氢气含量和温度对Fe_2O_3颗粒还原效果的评价 |
| 3.4.4 曳力模型在判断颗粒流化状态中的应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超细Fe_2O_3颗粒的流态化快速还原研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验原料 |
| 4.2.3 实验步骤 |
| 4.2.4 样品分析和参数定义 |
| 4.2.5 下落时间的计算 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 H_2与CO气流中Fe_2O_3的下落还原 |
| 4.3.2 颗粒粒度对还原的影响 |
| 4.3.3 温度对还原的影响 |
| 4.3.4 还原过程中的颗粒微观结构演变 |
| 4.3.5 还原动力学分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 包覆法抑制粘结失流研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 包覆MgO对流化床还原Fe_2O_3颗粒粘结行为的影响 |
| 5.2.1 实验材料与设备 |
| 5.2.2 实验条件及分析方法 |
| 5.2.3 流态化还原Fe_2O_3颗粒粘结失流行为特点 |
| 5.2.4 不同MgO包覆方法对抑制粘结失流的效果 |
| 5.2.5 Fe_2O_3颗粒包覆MgO抑制粘结失流机理分析 |
| 5.3 包覆Ca_3(PO_4)_2对抑制粘结失流的效果 |
| 5.3.1 实验原料 |
| 5.3.2 实验条件和方法 |
| 5.3.3 Ca_3(PO_4)_2的包覆效果分析 |
| 5.3.4 包覆Ca_3(PO_4)_2对抑制粘结失流的效果 |
| 5.3.5 包覆Ca_3(PO_4)_2对矿粉粘结后表面形貌的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 非均相沉淀法包覆MgO研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 实验材料与设备 |
| 6.2.2 实验条件及分析方法 |
| 6.3 非均相沉淀包覆MgCO_3前驱物 |
| 6.3.1 非均相沉淀包覆MgCO_3的影响因素 |
| 6.3.2 非均相沉淀包覆MgCO_3的抑制粘结失流效果 |
| 6.3.3 形貌和包覆效果分析 |
| 6.3.4 沉淀物分析 |
| 6.4 非均相沉淀法包覆Mg(OH)2前驱物 |
| 6.4.1 NaOH基非均相沉淀影响因素 |
| 6.4.2 NH4_Cl-NH3·H_2O基非均相沉淀影响因素 |
| 6.4.3 包覆效果的定量分析 |
| 6.4.4 形貌和包覆效果分析 |
| 6.4.5 非均相沉淀包覆华联矿抑制粘结研究 |
| 6.4.6 几种MgO包覆方法包覆强度比较 |
| 6.5 非均相沉淀过程的机理分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 流态化处理复杂共生矿工艺研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 包覆MgO对抑制钒钛磁铁矿粘结失流的影响 |
| 7.2.1 实验原料与设备 |
| 7.2.2 实验条件和方法 |
| 7.2.3 在线法包覆MgO |
| 7.2.4 压块-烧结-破碎法包覆MgO |
| 7.2.5 钒钛磁铁矿包覆MgO抑制粘结失流机理分析 |
| 7.2.6 钒钛磁铁矿H_2-CO还原特性分析 |
| 7.3 高磷矿酸浸-流态化还原-熔分工艺研究 |
| 7.3.1 实验原料 |
| 7.3.2 实验条件和方法 |
| 7.3.3 酸浸对粘结行为的影响 |
| 7.3.4 酸浸对还原动力学的影响 |
| 7.3.5 酸浸对熔分行为的影响 |
| 7.3.6 此工艺的脱磷效果 |
| 7.3.7 工艺流程设计 |
| 7.4 公斤级流化床初步实验探究 |
| 7.4.1 实验条件 |
| 7.4.2 石英流化床压力测试 |
| 7.4.3 公斤级流化床压力测试 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论与建议 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）碳包覆抑制铁矿粉流态化还原粘结失流研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 流态化炼铁技术 |
| 1.1.1 典型的流态化炼铁工艺 |
| 1.1.2 流态化炼铁技术的优势与存在问题 |
| 1.2 粘结失流研究现状 |
| 1.2.1 粘结形式及影响因素 |
| 1.2.2 粘结失流机理与理论模型 |
| 1.2.3 粘结失流的抑制措施 |
| 1.2.4 现有研究存在的问题 |
| 1.3 论文思路与研究内容 |
| 2 铁粉高温流化粘结特性及机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 实验材料与设备 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.3 实验结果 |
| 2.4 机理模型分析 |
| 2.4.1 力平衡模型构建 |
| 2.4.2 模型计算结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 碳包覆对铁粉粘结失流抑制作用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 实验材料与装置 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 铁粉在N_2气氛中的流化行为 |
| 3.3.2 附碳铁粉在N_2气氛中的流化行为 |
| 3.3.3 附碳铁粉在CO-H_2气氛中的流化行为 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 铁矿粉在CO-H_2混合气中的粘结失流特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 实验材料与设备 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 H_2气氛中的流化/还原行为 |
| 4.3.2 CO-H_2气氛中的流化/还原行为 |
| 4.3.3 “附碳-还原”直接还原两步工艺初探 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 流态化预还原附碳过程工艺优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 实验材料与设备 |
| 5.2.2 实验方法 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 附碳DRI颗粒的流化特性 |
| 5.3.2 附碳铁矿粉的高温流化特性 |
| 5.3.3 预还原附碳过程优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 高温还原过程工艺优化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 实验材料与设备 |
| 6.2.2 实验方法 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 矿粉附碳量对流化特性的影响 |
| 6.3.2 CO-H_2混合气组成对流化特性的影响 |
| 6.3.3 温度对流化特性的影响 |
| 6.3.4 “附碳-还原”工艺整体优化 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 今后工作建议 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 致谢 |
（9）铁矿粉流态化还原过程中的粘结失流研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 流态化技术在炼铁方面的应用 |
| 1.2.1 H-IRON |
| 1.2.2 NU-IRON 和 HIB |
| 1.2.3 FIOR |
| 1.2.4 NOVALFER |
| 1.2.5 FINMET |
| 1.2.6 FINEX |
| 1.3 流态化还原技术的应用前景分析 |
| 1.4 铁矿粉流态化还原过程中的粘结失流研究现状 |
| 1.4.1 粘结失流的发生机理 |
| 1.4.2 影响粘结失流的因素 |
| 1.4.3 抑制粘结失流的措施 |
| 1.5 研究背景和内容 |
| 1.5.1 研究背景 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2 铁矿石还原的热力学与动力学 |
| 2.1 铁矿石还原热力学 |
| 2.1.1 CO 还原铁矿石热力学分析 |
| 2.1.2 H_2还原铁矿石热力学分析 |
| 2.1.3 CO、H_2还原铁矿石的比较 |
| 2.2 铁矿石还原动力学 |
| 3 粘结失流影响因素的研究 |
| 3.1 实验方案 |
| 3.2 实验原料 |
| 3.3 实验设备与实验介绍 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.4.1 温度对粘结失流的影响 |
| 3.4.2 还原气成分对粘结失流的影响 |
| 3.4.3 矿粉粒度对粘结失流的影响 |
| 3.4.4 矿粉还原度与粘结失流的关系 |
| 3.5 小结 |
| 4 粘结失流机理的研究 |
| 4.1 实验方案 |
| 4.2 实验原料 |
| 4.3 实验设备与实验介绍 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.5 小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、氧化铁在还原过程中的失流 后语（论文参考文献）
- [1]高压和添加塑料颗粒抑制铁矿粉流态化黏结/失流机理研究[D]. 徐其言. 安徽工业大学, 2018(06)
- [2]颗粒流体粘性表征及流化床粘结失流行为预测分析[D]. 安卓卿. 北京科技大学, 2018(08)
- [3]添加纳米二氧化硅对氧化铁颗粒表观黏度的影响[J]. 王浩然,张延玲,安卓卿,赵世强,郭占成. 工程科学学报, 2018(04)
- [4]锥形流化床中细铁粉矿直接还原过程强化[D]. 何盛一. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2017(01)
- [5]抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流研究[D]. 杜占. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2017(01)
- [6]流态化还原铁矿粉表面形态及铁晶生长的研究[D]. 李建龙. 重庆大学, 2017(06)
- [7]流态化炼铁过程中抑制粘结失流技术基础研究[D]. 郭磊. 北京科技大学, 2016(05)
- [8]碳包覆抑制铁矿粉流态化还原粘结失流研究[D]. 雷超. 中国科学院研究生院(过程工程研究所), 2015(05)
- [9]铁矿粉流态化还原过程中的粘结失流研究[D]. 邹胜伟. 重庆大学, 2013(03)
- [10]攀枝花铁精矿流态化气体还原中粘结失流的研究[J]. 杨若薰,郭慕孙. 化工冶金, 1980(02)