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铁矿粉压球机煤球团反应过程动力学

发布时间:2018-05-07 08:39| 浏览: |来源: 新火彩票平台

矿粉压球机所成型煤球团的反应过程包括挥发分的析出挥发分的还原作用和碳的还原作用.目前,多数研究集中在碳的还原作用上,只有少数探讨了挥发分的析出规律及其还原作用,得到的还原动力学方程不能反映铁矿粉煤球团的全过程.铁粉、煤粉、氧化铁、等原料经过对辊压球机成型的吗煤球团在建立动力学方程时,恒温实验时大多数以炉温作为特征参数,只有在文献中将这个过程看成快速加热过程,用球团温度作为特征参数,两种方法得到的动力学参数有很大差别.这些方法需要大量的实验数据,一些动力学方程形式复杂,求解困难.本文将探索用最少量的实验建立能够反映铁矿粉煤球团反应全过程的动力学方程具有重要意义.留作还原实验.
实验在反应管直径50mmIN2流量4L/rain的电炉内进行。实验时将装有3个球团的吊篮悬挂在感量为0.001g的电子天平下,测量其失重。还原过程用铁矿粉。煤粉煤成型球团在还原过程中的失重率表示。球团的失重率在还原过程中的失重质量,铁粉压球机球团的最大失重质量(包括挥发分、碳和与铁氧化物结合的氧量),
升温实验时先将球团在473K恒温至恒重。然后以3个恒定速率(H1:286K/rain;H2=296K/min;=308K/rain)进行升温,每隔1min记录一次球团的失重质量.恒温实验时将装有球囝的吊篮迅速投人已恒温的电炉内,每隔15S记录一次球团的失重质量.温度范围为ll73~l523K。间厢为323K.
(1)升温速度加快,失重率曲线上升速度加快,达到相同失重率所需时间缩短;
(2)升温速度不同,但只要加热达到的温度相同,失重率基本相同.球团在恒温加热时的还原过程可分为前期的快速还原阶段和后期的慢速还原阶3还原动力学方程根据实验结果,粉煤球团还原过程中的失重率主要与其被加热到的温度有关,因此,可以将反应速度看成球团温度的函数.
(2),得:由表3可见,在温度613K和973K前后反应的E和A不同,并发生显著变化.温度低于6l3K的E比6l3~643K的大得多,温度高于973℃,迅速增大.在活化能一定的温度区间,频率因子随加热速度的增加和球团温度的升高而增加.
3,2模型的验证
(5),计算出不同升温速率时球团的失重率,球团的失重率只与其被加热到的温度有关,因此,由球团的失重率可计算其被加热到的温度,将此温度代人式中计算球团的失重率,两种实验条件下计算值和实测值均具有较好的相关性.
可见,还原过程中铁矿球团能够连续失重的条件是加热温度高于球团温度,提供的热量除了满足强吸热的还原反应耗热外,还能使球团升温.当加热温度与球团温度相等时(Th=Tp),供热停止,球团升温和还原过程停止(d丁。/dt=0,dz/dt=0).因此,铁矿.煤球团还原失重的条件是加热温度高于球团温度,不断向球团供热并使球团温度要不断的升高.(2)铁矿煤球团的还原过程研究已经证明了,铁矿煤球团的还原过程主要为983K以下挥发分的析出,983K以上挥发分的还原作用和达到碳的气化反应温度后碳的还原作用.因此,温度低于613K的活化能比613~973K的大得多,表明在613K以下是挥发分的快速析出阶段.在613~973K是挥发分的慢速析出阶段.温度高于973K,活化能迅速增大,表明挥发分的还原作用和碳的还原作用开始.
(3)影响频率因子的因素
还原过程中球团内颗粒状物质的物理化学性质发生了变化,产生的气体从球团内向外扩散等引起传热和传质过程的变化,模型中的频率因子随升温速率和球团温度的升高而增大.
4结论
在N2中铁矿一煤球团的升温和恒温实验结果证明,还原过程中的失重率主要与其被加热到的温度有关.将失重率看成是球团被加热到的温度的函数,建立了铁矿.煤球团升温还原动力学方程,计算结果表明此方程与升温和恒温实验结果具有较好的相关性,并且得出如下结论。
(1)经铁矿粉压球机成型的煤球团的还原过程可用失重率的一级反应表示.
(2)按反应表观括化能基本恒定的温度区间可将还原过程划分为三个阶段,613K以下是挥发分快速析出阶段,613~973K是挥发分慢速析出阶段,大于973K为铁氧化物的还原阶段.
(3)在一次任何恒定速率的升温条件下,测量得到铁粉压球机的球体强度.可以得到模型参数,建立动力学方程.


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