摘要
以高压循环流化床为原型,建立流化床内管几何模型,综合考虑颗粒间传热传质和化学反应特征,以金属化率和反应平衡时间为评价指标,采用B arracuda软件模拟分析还原温度、矿粉粒径、还原气氛等工艺因素对铁矿粉流态化还原的影响,确定铁矿粉流态化还原的最佳方案;采用扫描电镜表征铁矿粉的微观形貌,探讨工艺因素对铁矿粉流态化还原和黏结的机理。结果表明:铁矿粉粒径为[0.150,0.180) mm时,还原温度在573~1 173 K范围,升高温度有利于提高铁矿粉的金属化率和颗粒纵向速度、缩短反应平衡时间,但温度过高颗粒纵向速度降低,这是由于铁晶须相互勾连形成团聚,抑制铁矿粉流化;温度为973 K时,铁矿粉粒径在[0.080,1.000) mm范围,减小粒径可增大铁矿粉的比表面积,有利于提高铁矿粉的金属化率,但铁矿粉粒径过小颗粒堆积不易流化;还原气氛为(H2+CO)的条件下,纯H2的还原效率优于CO,但增加CO的含量利于减少水蒸气的生成,提高铁矿粉的流化性能。气体线速度为0.6 m/s、压力为0.2 MPa条件下,流态化还原铁矿粉的最佳工艺参数为还原温度973 K、粒径[0.150,0.180) mm、还原气氛70%H2+30%CO。
关键词
数值模拟 /
流化床 /
铁矿粉 /
还原机理 /
黏结机理
中图分类号
TF552
黄金玉, 胡明伟, 窦安南, 朱国民, 徐其言.
工艺因素对铁矿粉流态化还原效果影响的模拟研究. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2024, 41(03): 233-241
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基金
国家自然科学基金项目(51974001,51704003); NSFC-新疆联合基金项目(U2003124); 安徽省高校优秀人才项目(gxyq2019016)