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传统高炉冶炼白云鄂博铁矿工艺能耗高,二氧化碳排放量大,有价值的元素不能被有效利用。为实现清洁生产,扩大使用天然气、生态煤气(含H2量高)比例,冶金工作者致力于开发直接还原工艺,如熔融还原的预还原过程、气基海绵铁生产过程等。但由于冶炼温度较低,使得氧化铁的还原速度很慢,因此提高氧化铁的还原速度对生产有重要意义。本文主要研究白云鄂博铁精矿内配碳球团还原机理,考察了催化剂(碱金属碳酸盐K2CO3、Na2CO3、CaCO3)对内配碳球团还原过程的影响。利用失重法对碳的气化反应、CO气体以及碳还原白云鄂博铁精矿进行了研究,使用矿相、XRD、扫描电镜分析了还原后样品的相组成与显微结构。研究结果表明:加入催化剂后,碳气化反应的气化率和铁精矿还原度都提高了,而且K2CO3和Na2CO3的催化效果明显好于CaCO3的催化效果。催化剂的加入使碳的活性得到提高,使碳的气化反应加速进行,从而加速了白云鄂博铁精矿还原反应进行。考察了配碳量(C/O摩尔比)对还原过程的影响,研究表明:同一温度下,球团的还原度随着配碳量(C/O为0.8~1.1)的增加先增加后减小;考察了煤和焦炭对还原过程的影响,在温度为950℃,C/O=0.9时,添加柳林煤的含碳球团还原度为84.3%,金属化率为79.0%,添加焦炭的含碳球团还原度为73.1%,金属化率为63.95%,可见同一温度下,C/O相同,柳林煤的还原效果比焦炭的还原效果好。利用热重分析法对白云鄂博铁精矿含碳球团动力学进行了研究。根据C/O摩尔比为0.9,1.0,1.1在温度1173K~1423K下的TG曲线计算出含碳球团的反应分数,由不同的速度方程式,推算出反应活化能。研究结果表明:(1)界面反应和碳气化反应为速度限制环节确定出的活化能为29.1~45KJ/mol。(2)气相扩散环节为速度限制环节确定出的含碳球团还原活化能为97.22KJ/mol,显然碳气化反应和界面反应得出的活化能比气相扩散的活化能小,因此内配碳球团还原速度应该是气相扩散控制。