氧化物添加劑對兩步法制備碳化鐵的影響.pdf

1、由于煉鋼短流程工藝的迅速興起，優(yōu)質廢鋼短缺，碳化鐵可作為優(yōu)質的廢鋼代用品，以其特有的物理性質、化學性質以及生產條件而受到廣泛的關注。本文對制備碳化鐵的研究現(xiàn)狀，以及反應溫度、還原氣氛、原料微觀結構、原料脈石成分、碳沉積、含硫氣體等因素對碳化鐵生成反應的影響進行了詳盡的文獻綜述。針對目前碳化鐵制備過程中碳化鐵生成速度慢、生產效率低，以及反應后期形成大量游離碳對碳化鐵的生成和穩(wěn)定性造成不利影響的問題，研究了兩步法下氧化物添加劑、反應溫度、碳

2、化氣氛對碳化鐵生成速度的影響。主要結論如下： 1.1％氧化物添加劑對碳化鐵生成的影響固定氧化物添加量為1％，完成873K～1073K溫度范圍內添加不同氧化物(V2O3、Al2O3、TiO2、Cr2O3、MnO、SiO2)鐵精礦球團在H2-CH4、H2-(CH4，N2)氣氛中的還原碳化實驗，對各試樣進行TG分析后得到如下結論： (1) V2O3對鐵礦石還原和還原鐵的碳化有良好的促進作用，TiO2則對兩階段反應均有一定的抑制

3、作用，SiO2、Cr2O3及MnO對還原和碳化反應的影響作用不大，Al2O3對礦石還原和碳化鐵生成有一定的促進作用，但不及V2O3明顯。 (2) 在923K至1023K溫度范圍內，隨著溫度的升高，澳礦還原速度明顯加快；而進一步升溫至1073 K，還原速度增大幅度不多。 (3) 升高溫度不利于碳化反應的進行，但同時，發(fā)生碳化反應有最低溫度要求，低于873K將不能發(fā)生碳化。綜合考慮，923K為最佳碳化反應溫度條件。

4、(4) 各添加劑下碳化階段N2的較為合適的含量：對于純澳礦試樣和添加1％Cr2O3的試樣，碳化氣中不適宜添加N2或N2添加量應小于20％；對于添加1％TiO2、SiO2、MnO、Al2O3的試樣，N2的適宜添加量為40％；對于添加1％V2O3的試樣，N2的適宜添加量為60％。 2.不同含量V2O3、Al2O3添加劑對碳化鐵生成的影響以巴西鐵礦石為原料，分別加入質量百分比(％)0.25、0.5、0.75、1、2、3的V2O3和Al

5、2O3后進行還原碳化實驗，對試樣進行TG及XRD分析后得到如下結論： (1) 當V2O3含量在1％以內時，還原速率及碳化速率均隨著V2O3含量的增加而增大；當V2O3含量為2％和3％時，試樣還原速率比1％的略小，碳化速率的增長趨勢也比1％以內不同含量的增長趨勢小。 (2) Al2O3含量在0.5％～3％范圍內變化時，對氧化鐵還原和金屬鐵碳化均有促進作用。相比之下，添加1％以上的Al2O3催化效果明顯，與添加V2O3相比，

6、添加Al2O3 3％沒有發(fā)生明顯的積C。 (3) XRD分析表明：添加0.5％V2O3的試樣沒有發(fā)現(xiàn)由Fe3C分解產生的金屬鐵：而添加0.5％和3％Al2O3的試樣則有金屬鐵存在。 3．添加V2O3催化制備碳化鐵的動力學以澳大利亞鐵礦石為原料，添加質量百分比為1％的V2O3后完成873 K～1073 K溫度范圍內的還原動力學及碳化動力學實驗。按未反應核模型來建立動力學方程，反應進度與時間的關系為：1-(1-x)1/3=K