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第1章 铁矿粉气基流态化还原特性1

1.1铁精粉流态化还原特性2

1.1.1黏结过程中流化床的宏观现象4

1.1.2黏结失流时矿粉颗粒的表面变化6

1.2巴西精矿流态化还原特性9

1.2.1气氛和温度对流化时间的影响10

1.2.2气氛和温度对金属化率的影响12

1.2.3气氛和温度对床层膨胀的影响13

1.2.4气氛和温度对颗粒微观形态的影响15

1.2.5气氛对流化时间的影响动力学22

1.2.6还原气利用率分析24

1.2.7气氛和温度对瞬时利用率的影响25

1.2.8气氛和温度对平均利用率的影响31

1.3铁精粉与CVRD铁矿粉流化特性33

1.3.1颗粒粒度和表观气速对流化时间的影响33

1.3.2颗粒粒度与表观气速对金属化率的影响35

1.3.3粒度与气速对床层膨胀幅度的影响36

1.3.4颗粒粒度和表观气速对物相结构的影响38

1.3.5颗粒粒度和表观气速对颗粒表面形态的影响41

1.3.6不同粒度颗粒的黏结行为45

1.4铝铁共生矿流态化还原特性50

1.4.1铝铁共生矿和巴西精矿的比较52

1.4.2还原温度对黏结行为的影响54

1.4.3铝铁共生矿相组成的变化56

1.4.4还原度和金属化率的变化59

1.4.5铝铁共生矿气体还原固相反应热力学60

1.4.6铝铁共生矿还原反应热力学63

参考文献65

第2章 氧化铁颗粒气基流态化还原特性67

2.1氧化铁颗粒流态化还原特性判定67

2.1.1模拟流态化还原过程67

2.1.2氧化铁颗粒流化特性69

2.2氧化铁颗粒流态化还原特性演变74

2.2.1还原气体浓度对颗粒流化性能的影响76

2.2.2还原温度对颗粒流化性能的影响79

2.2.3还原气气速对颗粒流化性能的影响83

2.2.4不同还原气体系中流化时间的变化86

2.2.5不同还原气体系中颗粒物相组成的变化89

2.3氧化铁颗粒流态化还原过程中的黏结行为93

2.3.1 CO浓度对黏结时间的影响96

2.3.2还原势对黏结时间的影响99

2.3.3气速对黏结时间的影响101

2.3.4温度对黏结时间的影响102

2.3.5还原条件对黏结时间影响104

参考文献107

第3章 气基还原铁氧化物颗粒表面微观形态演变109

3.1铁氧化物还原过程中颗粒表面微观形态演变109

3.1.1温度对还原后金属铁析出形态的影响113

3.1.2 CO浓度对还原后金属铁析出形态的影响115

3.1.3颗粒粒度对还原后金属铁析出形态的影响117

3.1.4 CO还原铁氧化物的TG-DTA118

3.1.5 CO还原过程中金属铁析出行为119

3.2析碳对铁氧化物气基还原过程中颗粒微观形态的影响124

3.2.1 CO-Fe体系对析碳反应影响的热力学125

3.2.2 CO浓度对析碳的影响125

3.2.3 CO浓度对Fe3C-Fe平衡的影响126

3.2.4 CO浓度对析碳和渗碳平衡的影响126

3.2.5析碳对CO还原时金属铁析出形貌的影响127

3.2.6温度对析碳的影响130

3.2.7掺入Ca2＋或Mg2＋对析碳的影响131

3.2.8析碳对还原后铁析出形态转变的作用机理132

3.3掺入碱土金属氧化物后还原过程颗粒微观形态演变134

3.3.1 CaO对金属铁的形貌与还原速率的影响136

3.3.2 CaO对金属铁析出形态转变的作用机理141

3.3.3 MgO对金属铁析出形貌与还原速率的影响143

3.3.4 MgO对还原后铁析出形态转变的作用机理148

3.3.5碱土金属氧化物对铁氧化物还原形态的影响151

3.3.6碱土金属氧化物对金属铁析出形态与还原速率的影响153

3.3.7碱土金属氧化物对析出铁形态转变的作用157

3.4铁矿中杂质氧化物对还原颗粒微观结构的影响159

3.4.1 Al2O3对金属铁析出形貌和还原速率的影响160

3.4.2 Al2O3对还原后铁析出形态转变的作用机理165

3.4.3磷酸钙对气基还原过程金属铁析出形貌的影响167

3.4.4磷酸钙对铁氧化物气基还原动力学及机理170

3.4.5碱金属氧化物对CO还原时金属铁析出形貌的影响172

3.4.6碱金属氧化物对还原速率的影响175

3.4.7掺入同配比的矿质氧化物对还原动力学的影响178

3.4.8掺入矿质氧化物对金属铁析出形态变化的作用机理179

参考文献183

第4章 金属及其氧化物高温流化黏结特性189

4.1金属及其氧化物高温流化特性189

4.1.1高温可视流化床189

4.1.2颗粒流化实验190

4.2金属氧化物的黏结失流行为191

4.2.1黏结温度的演变规律191

4.2.2金属氧化物表面金属化的演变规律192

4.2.3化学反应热效应对黏结行为的影响193

4.3金属的黏结失流行为195

4.3.1金属高温流化特性195

4.3.2金属的黏结温度演变规律196

4.3.3金属与材料熔点的关系197

4.3.4材料晶体类型对黏结的影响199

4.4不同温度下流态化金属铁颗粒的黏结行为199

4.4.1温度对床层压降的影响200

4.4.2温度对颗粒粒度的影响201

4.4.3温度对颗粒微观结构的影响204

4.4.4搅拌床层对黏结失流的影响205

4.5金属铁颗粒高温流化特性206

4.5.1粒度与气速对金属铁黏结温度的影响206

4.5.2流化介质对金属铁黏结温度的影响207

4.6金属铁烧结行为与高温流化特性的关系212

4.6.1初始流化速率与温度的关系212

4.6.2流化特性转变温度与黏结温度的关系214

4.6.3最小烧结温度的测定215

4.6.4最小烧结温度与黏结温度的关系216

4.7金属铁高温黏性的表征217

4.7.1金属铁表面能的理论计算与颗粒聚团热力学217

4.7.2金属铁表面黏度与颗粒黏性力222

参考文献226

第5章 氧化铁颗粒流态化还原黏结机理228

5.1流态化还原过程中颗粒的演变228

5.1.1流态化还原过程中床层温度变化228

5.1.2流态化还原过程中颗粒物相组成232

5.2析出铁和黏结的关系235

5.2.1金属铁在惰性气氛中的黏结235

5.2.2金属铁表面特征与温度的关系236

5.2.3表面金属纳微结构的尺寸效应238

5.2.4界面反应强化表面扩散效应241

5.3析出铁对氧化铁颗粒表面黏性的影响242

5.3.1最小烧结温度245

5.3.2表面黏度与颗粒黏性力247

5.4铁晶须对黏结的贡献249

5.4.1铁晶须对黏结温度的影响250

5.4.2金属铁表面空位型缺陷252

5.5金属铁颗粒烧结临界固体桥254

5.5.1金属铁颗粒烧结临界固体桥半径254

5.5.2固体桥生长规律256

参考文献257

第6章 微型流化床还原铁矿粉动力学261

6.1还原动力学模型261

6.1.1气基还原铁氧化物263

6.1.2动力学分析方法264

6.1.3非等温动力学264

6.1.4等温动力学265

6.2微型流化床还原铁矿粉267

6.3矿粉在微型流化床中的还原行为271

6.3.1矿粉在微型流化床中的还原度271

6.3.2流态化还原产物形貌275

6.3.3铁矿粉流态化还原活化能279

6.3.4铁矿粉流态化还原机理模型282

6.4铁矿粉CO还原动力学286

6.4.1 CO浓度对还原度的影响286

6.4.2反应产物形貌287

6.5包裹氧化物矿粉的还原行为289

6.5.1包裹MgO对还原度的影响290

6.5.2反应产物形貌291

6.5.3包裹MgO对活化能的影响291

6.5.4动力学模型机理295

6.6 CO还原铁氧化物动力学297

6.6.1 CO还原FexOy动力学297

6.6.2 FeO的H2-CO还原动力学297

6.6.3氢还原过程中产物结构的变化298

6.7析碳对CO还原过程动力学的影响301

参考文献304

第7章 氧化铁颗粒碳包覆流态化还原特性306

7.1碳包覆氧化铁颗粒流态化还原黏结特性306

7.1.1析碳反应对流化时间的影响307

7.1.2析碳反应对颗粒金属化率的影响309

7.1.3析碳反应对颗粒碳含量的影响309

7.2流态化还原过程中析碳特性311

7.2.1析碳的赋存状态311

7.2.2析碳在颗粒表面的消耗和积累313

7.2.3碳的赋存状态对金属铁性能的影响314

7.2.4碳的赋存状态对颗粒形貌的影响317

7.3碳包覆抑制氧化铁颗粒流态化还原黏结机理320

参考文献322

第8章 铁矿粉包覆氧化物流态化还原特性324

8.1铁精粉包覆氧化物流态化还原黏结特性324

8.1.1包覆氧化物对流化时间的影响325

8.1.2包覆氧化物对金属化率的影响326

8.1.3包覆氧化物对物相结构的影响327

8.1.4包覆氧化物对颗粒表面微观形态的影响327

8.2铁精粉颗粒表面包覆抑制黏结机理331

8.3铁精粉包覆氧化物床层膨胀333

8.4氧化铁颗粒包覆氧化物流态化还原特性334

8.4.1表面改性对还原产物金属化率的影响335

8.4.2表面改性对黏结时间的影响337

8.4.3表面改性对颗粒黏性的影响338

8.5表面改性颗粒物相组成与形貌341

8.5.1表面改性颗粒物相组成341

8.5.2表面改性颗粒表面形貌与元素分布343

参考文献347