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鐵礦粉壓球機煤球團反應過程動力學

發布時間:2018-05-07 08:39| 瀏覽: |來源: 新聞中心

礦粉壓球機所成型煤球團的反應過程包括揮發分的析出揮發分的還原作用和碳的還原作用.目前,多數研究集中在碳的還原作用上,只有少數探討了揮發分的析出規律及其還原作用,得到的還原動力學方程不能反映鐵礦粉煤球團的全過程.鐵粉、煤粉、氧化鐵、等原料經過對輥壓球機成型的嗎煤球團在建立動力學方程時,恒溫實驗時大多數以爐溫作為特征參數,只有在文獻中將這個過程看成快速加熱過程,用球團溫度作為特征參數,兩種方法得到的動力學參數有很大差別.這些方法需要大量的實驗數據,一些動力學方程形式復雜,求解困難.本文將探索用最少量的實驗建立能夠反映鐵礦粉煤球團反應全過程的動力學方程具有重要意義.留作還原實驗.
實驗在反應管直徑50mmIN2流量4L/rain的電爐內進行。實驗時將裝有3個球團的吊籃懸掛在感量為0.001g的電子天平下,測量其失重。還原過程用鐵礦粉。煤粉煤成型球團在還原過程中的失重率表示。球團的失重率在還原過程中的失重質量,鐵粉壓球機球團的最大失重質量(包括揮發分、碳和與鐵氧化物結合的氧量),
升溫實驗時先將球團在473K恒溫至恒重。然后以3個恒定速率(H1:286K/rain;H2=296K/min;=308K/rain)進行升溫,每隔1min記錄一次球團的失重質量.恒溫實驗時將裝有球囝的吊籃迅速投人已恒溫的電爐內,每隔15S記錄一次球團的失重質量.溫度范圍為ll73~l523K。間廂為323K.
(1)升溫速度加快,失重率曲線上升速度加快,達到相同失重率所需時間縮短;
(2)升溫速度不同,但只要加熱達到的溫度相同,失重率基本相同.球團在恒溫加熱時的還原過程可分為前期的快速還原階段和后期的慢速還原階3還原動力學方程根據實驗結果,粉煤球團還原過程中的失重率主要與其被加熱到的溫度有關,因此,可以將反應速度看成球團溫度的函數.
(2),得:由表3可見,在溫度613K和973K前后反應的E和A不同,并發生顯著變化.溫度低于6l3K的E比6l3~643K的大得多,溫度高于973℃,迅速增大.在活化能一定的溫度區間,頻率因子隨加熱速度的增加和球團溫度的升高而增加.
3,2模型的驗證
(5),計算出不同升溫速率時球團的失重率,球團的失重率只與其被加熱到的溫度有關,因此,由球團的失重率可計算其被加熱到的溫度,將此溫度代人式中計算球團的失重率,兩種實驗條件下計算值和實測值均具有較好的相關性.
可見,還原過程中鐵礦球團能夠連續失重的條件是加熱溫度高于球團溫度,提供的熱量除了滿足強吸熱的還原反應耗熱外,還能使球團升溫.當加熱溫度與球團溫度相等時(Th=Tp),供熱停止,球團升溫和還原過程停止(d丁。/dt=0,dz/dt=0).因此,鐵礦.煤球團還原失重的條件是加熱溫度高于球團溫度,不斷向球團供熱并使球團溫度要不斷的升高.(2)鐵礦煤球團的還原過程研究已經證明了,鐵礦煤球團的還原過程主要為983K以下揮發分的析出,983K以上揮發分的還原作用和達到碳的氣化反應溫度后碳的還原作用.因此,溫度低于613K的活化能比613~973K的大得多,表明在613K以下是揮發分的快速析出階段.在613~973K是揮發分的慢速析出階段.溫度高于973K,活化能迅速增大,表明揮發分的還原作用和碳的還原作用開始.
(3)影響頻率因子的因素
還原過程中球團內顆粒狀物質的物理化學性質發生了變化,產生的氣體從球團內向外擴散等引起傳熱和傳質過程的變化,模型中的頻率因子隨升溫速率和球團溫度的升高而增大.
4結論
在N2中鐵礦一煤球團的升溫和恒溫實驗結果證明,還原過程中的失重率主要與其被加熱到的溫度有關.將失重率看成是球團被加熱到的溫度的函數,建立了鐵礦.煤球團升溫還原動力學方程,計算結果表明此方程與升溫和恒溫實驗結果具有較好的相關性,并且得出如下結論。
(1)經鐵礦粉壓球機成型的煤球團的還原過程可用失重率的一級反應表示.
(2)按反應表觀括化能基本恒定的溫度區間可將還原過程劃分為三個階段,613K以下是揮發分快速析出階段,613~973K是揮發分慢速析出階段,大于973K為鐵氧化物的還原階段.
(3)在一次任何恒定速率的升溫條件下,測量得到鐵粉壓球機的球體強度.可以得到模型參數,建立動力學方程.

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