文摘

在这篇文章中,制备了含碳球团用crop-derived木炭制成农业剩余和铁矿石集中,和他们的造球性能和特性进行了研究。实验结果表明,球团矿的优势与精矿的粒度和水分的含量,膨润土,crop-derived木炭粉混合造球和焙烧和还原的温度。原料的粒度细,膨润土含量增加有利于改善颗粒的优点。碳,氧的合适的摩尔比率是1.0,水分和粘结剂的适当配比比例分别为8.0%和6.5%,分别。颗粒强度增加相应随着还原温度,当温度达到1200°C,伴随着快速减少铁和晶体的形成股票,产品颗粒的强度下降15倍,抗压强度为1650 N;这可能是提高磨削的集中注意力,导致高炉的可接受的力量。

1。介绍

钢铁行业的可持续发展是由自然资源,严格限制能源供应能力,和地球环境承载力1]。人工植物和作物生长发育通过吸收有限公司₂在大气中利用太阳能。因此,农作物废弃物不仅是一种可再生能源,但也不能另外增加有限₂在大气中在燃烧;它完全是碳中性的,即有一个功能的零有限公司₂发射(2]。

另外,由于生物质燃烧所产生的火山灰似乎是碱性,可以抑制污染物的形成等₂, ,等等(3]。此外,露天燃烧大量的剩余农作物秸秆会产生大量的气体和气溶胶的组件。这不仅会导致很大的浪费资源和破坏土壤肥力,但也带来了严重的空气污染4]。因此,农作物废弃物的应用将改善生态环境。中国拥有极其丰富的生物质资源;残留的输出从森林和农业产业每年是20亿2900万吨。主要是农作物秸秆、林业残留、牲畜肥料和能源作物(5]。小麦和玉米秸秆碳含量约为40%,而在稻壳占43% (6]。

农作物废弃物碳化的产物与木炭在本质上是相同的化学成分,也是基于碳和氢,氧,氮,和一些其他元素,但是非常低的火山灰和硫。因此,它是可行的减少与农作物废弃物铁矿石(7,8]。更重要的是,替代农业和林业生物质炭对煤炭生产含碳的球不仅可以实现废弃物的再利用,保护环境,而且还节省煤炭和减轻有限公司₂发射(9]。

Babich et al。10]研究炭行为由其注入现代高炉。比表面积与选择技术和测量结果表明,炭的比表面积(150 ~ 350米²/ g)是60 ~ 350倍,对PC(1.0 ~ 2.6米²/ g)。这个结果是一致的高反应性是由同步热分析(Netzsch STA 409)方法,引燃喷射工厂测试和焦炭床模拟器实验。孔隙特征进行量化与软成像光学显微镜分析。总孔隙度变化之间的1/3和1/2木炭样本,但对电脑没有发现毛孔。目前虽然有一些孔隙度的测量数据,表面积和反应crop-derived木炭被报道;它可以合理地推测crop-derived木炭也优于电脑而言,这三个品质。

马蒂松et al。11]biomass-derived木炭的潜力进行分析,以减少温室气体排放的净澳大利亚钢铁行业提出了许多应用,如烧结固体燃料,cokemaking混合组件,高炉风口燃料注入物,男朋友螺母可口可乐替换,高炉碳/矿复合材料预还原饲料,转炉炼钢recarburiser。实际上,早在1980年代,针对的应用丰富的热带森林资源在巴西,马丁斯et al。12)做了一个初步研究对海绵铁生产利用铁矿石和木炭制成的绿色颗粒混合。他们的研究中使用的绑定由水玻璃、石灰和水泥。Hayashi和井口13)研究的可能性,部分用雪松面粉代替煤炭生产碳复合铁矿石加工成热。Nakano et al。14)提出,未还原的carbon-ore复合加工成颗粒或被添加高炉饲料和nonspherical碳复合材料在实验室规模生产。在他们的研究在炭复合氧化铁颗粒,Konishi et al。15]木炭来自日本的柏树,混合成菲₂O₃剂纯度98%的颗粒在1/4的比例添加3质量%膨润土。然后球团直径约10毫米的手工制作和减少1273,1373和1473 K N₂气体的气氛。最近,李et al。16)添加秸秆纤维(没有碳化)代替煤炭到南非铁矿石制备金属化球团。颗粒大小的毫米是没有取暖和粘结剂添加在20 MPa的压力下。这是证明绿色球团的强度满足转底炉工艺的要求。指出,到目前为止,很少有文献报道的制备和性能crop-derived木炭含有铁矿石球团。

在这个工作中,制备的碳复合铁矿石球团矿的可行性通过crop-derived木炭是评估和适当的工艺条件实验确定。

2。试验材料和方法

2.1。集中的化学和大小作文

颗粒制备的原料是集中提供的华凌湘潭钢铁公司(集团);化学成分如表所示1。还原剂是白手起家的crop-derived木炭;组成如表所示2。所使用的粘合剂是膨润土;组成如表所示3。

crop-derive木炭是准备从稻壳和花生壳通过破碎、成型、低温碳化(300 ~ 350°C)的目的包括残留挥发物。

集中的大小累积分布曲线如图1。

从图可以看出1,这个集中的大小对球团矿太粗;的累积百分比- 0.04毫米- 0.074毫米的约占30%,大约只占80%。从表可以看出2在白手起家的crop-derived木炭,固定碳含量相对较低,仅为61.82%,而挥发组分含量高达32.10%。原因是块由农作物废弃物都相对较大,碳化温度低,时间短,导致碳化不足。然而,生物炭的灰分含量仅为3.48%,这是有利于通量的减少消费和生铁的冶炼低硅含量(17]。可以看到在桌子上3在膨润土分别以内容是相对较高的,它属于总部膨润土粘结能力较差。

2.2。测试方法

在实验中,真空加热炉是用于炭化农作物废弃物收集花生壳和稻壳等。碳化后,他们被压碎和地面。集中和白手起家的crop-derived木炭罚款,分别与150年上映,180年,和200目筛子;获得材料相应的大小被用于造球。绿色球的直径是8 ~ 12毫米。测试,含水量的绿色球被指定为7.5%,8.0%,8.5%。考虑到事实的crop-derived木炭罚款将减少绿色球的力量,膨润土配比比例设置为6%,6.5%,7%。根据其他研究人员的调查结果18,19),碳氧的摩尔比值(C / O比率)通常是围绕着一个。在这个实验中,C / O比被指定为0.9,1.0,和1.1;相应的材料比例计算表4。造球性能的测量主要包括抗压强度、强度下降,冲击温度的绿色球。

测量强度下降的绿色球:在每个测试中,十个绿色球选择10 ~ 12毫米直径的快乐和下降到10毫米的钢板厚度、下降的高度是500毫米,中值下降,出现缺陷的数量在任何绿球或摔成碎片作为绿色球在这个测试的强度下降。

绿色球的抗压强度的测量:在每个测试中,十个绿色球10 ~ 12毫米直径是随机挑选的,他们是按垂直压缩速度不超过10毫米/分钟,而施加负载的平均值的缺陷出现在任何绿色球的抗压强度作为绿色球在这个测试。

绿色球的冲击温度测量:在每个测试中,十个绿色球10 ~ 12毫米直径是随机选择,而且,在管式炉320到520°C的温度范围内,温度,绿色球内部产生缺陷的百分比达到10%的冲击温度测量和作为绿色球。

3所示。测试结果和分析

3.1。属性及其分析含碳绿色球

造球圆盘造球机开始运行后,约占三分之一的混合物总重量的绿色球首先添加和水是用瓶子扔到材料形成种子球。种子大小的球控制在2毫米左右,而且它还要求粒度均匀。种子球形成后,雾水喷洒在材料添加根据球增长的情况。当大多数绿色球长大后8 ~ 12毫米直径,这是停下来材料添加到圆盘造球机和制粒机继续运行3 ~ 5分钟。九的绿色球性能测试数据所示2和3。

从数据可以看出2和3,绿色球的质量下降2号测试强度和质量的绿色球抗压强度测试3号是最好的,分别达到4.3倍的力量和13.4 N抗压强度下降。然而,测试3号的绿球冲击温度只有340°C,不利于高温还原焙烧球团。

做一个全面的比较,测试的总体属性2号是最好的:放弃和抗压强度的4.2倍和12.8 N,分别和冲击温度可能达到420°C。原材料的测试2号的大小是200网,C / O比率为1.0,粘结剂混合比例为6.5%,和H₂O含量为8%。

前三个测试的原材料尺寸较小,相应降低强度和抗压强度高。原材料的尺寸越细,表面自由能越高,水添加润滑后,毛细血管生成的直径越小。毛细力越大,越强的约束力,从而降低强度以及抗压强度会增加。

一般来说,绿色球的下降和抗压强度随着增加膨润土粘结剂的含量增加。晚饭在膨润土微粒和集中形成凝胶状的物质,和这种胶体装满铁矿石粒子,扮演一个好的角色胶粘剂的桥梁。此外,所吸收后,膨润土形成胶体,凝胶状的结构”牌室”类型的3 d网络形式。这种凝胶状的结构可以改善绑定桥梁的粘滞阻力和抗剪强度,从而增加强度下降,抗压强度,冲击温度。

为什么测试3号的冲击温度出现异常可能是因为C / O率高和crop-derived木炭含有更多的不稳定问题;因此,挥发的挥发性问题是主要原因,导致绿色球破裂,减少冲击的温度。同样,由于C / O比率越高,温度冲击测试6号和9号的减少在不同的区段,但是9号实际上是仍然相当强劲。

3.2。金属化球团性能和分析

研究温度对颗粒的减少财产的影响,干燥后在110°C,绿色球1.0 C / O测试2号比等温地autoreduced 5、10、15、20分钟,分别在不同的温度和条件下的氮保护。

含碳球团的减肥,除了氧气,碳损失,挥发性问题的数量分开,剩余的水蒸发也包括在内。本文利用改进的减肥方法,那就是,通过含碳氧化铝球作为参考,间接测量不稳定问题和水的分离比和减少评估的程度(1),它起源于一个参考和修改工作。 在哪里在铁氧化物氧气量,g;是总重量损失的百分比,%;是减肥的挥发性问题和水分的百分比在含碳铝球,%;含碳球团的重量,g。

最大失重速率和减少程度在20分钟得到如表所示5。减少程度与时间的情节是在图中描述4。

从表可以看出5和图4对含碳的小球,最大程度减少和最大重量损失率在1200°C和1300°C基本上都是相同的。这大概是因为crop-derived木炭罚款的孔隙度相对较大,有较大的反应,也拥有更高程度的有限公司₂反应相比,电脑;参见1,减少的CO和H₂在丰富多变的问题,还原过程可以快速进行仅1200°C。超过1200°C,然而,进一步增加温度没有很大的提高影响球团的还原程度。的确,减少颗粒度随着温度的增加,增加,但从经济的角度来看,这些含碳球团的适当降低温度是1200°C,减少时间15分钟。

上述九个测试的绿色球治疗等温地在900°C 20分钟;这时,直接还原并没有发生在颗粒的数量,和下降,抗压强度测定。再次,绿色的球是等温地治疗20分钟1200°C,减少了金属化球团矿,降低强度和抗压强度测量,如图5和6,分别。

从数据可以看出5和61200°C条件下,下降和每个测试都是金属化球团的抗压强度高于颗粒的相应的测试获得900°C条件下的还原温度和较低程度的直接还原。最高的球团强度和抗压强度下降减少在1200°C的15倍和1900 N。最好的测试数量的小球2对综合属性;他们的强度和抗压强度下降15倍和1650 N,分别。

还原温度对增加颗粒的postreduction强度产生积极的影响,从而降低温度会带来各种理化反应进展缓慢;最重要的是,对含碳球团直接还原为主,很难达到巩固的效果。随着温度的增加和直接还原反应的进行,更多的金属铁形式和金属铁烧结矿颗粒强度增加。

3.3。考虑如何降低膨润土的混合比例

如表所示4膨润土在这部作品的混合比例相当高,从6.0到7.5质量%,这将带来更高的生产成本的球团矿和球团矿铁品位较低,这意味着更高的渣量和高炉的燃料消耗更大。如此多的膨润土的主要原因是分配到混合造球,与煤粉相比,crop-derived木炭是可怜的亲水性和ballability。次要原因是木炭的混合比例一定对于一个给定的C / O比率越高,由于其较低的碳含量和较低的密度。因此,混合造球的体积密度小,材料颗粒之间的空隙率较大;因此更多的粘结剂混合。

有一些潜在的对策(20.)来解决这个问题,包括减少集中规模325网使用湿磨法或高压辊磨的技术,应用alkali-based膨润土更高的效率,和部分混合有机粘结剂。这是未来工作的主题。

4所示。结论

(1)条件下,造球时间和制粒机参数不变,含碳球团的性能造球材料的粒径、水分的内容,膨润土混合,crop-derived木炭罚款的数量增加,温度降低。细粒度的原材料和粘结剂含量越高,微粒化的更好的综合性能。需要适当的含水量。C / O比率过高可能导致减少的冲击温度的绿色球。(2)条件下,精矿的粒度和crop-derived木炭罚款都是200目,C / O比率为1.0,膨润土含量为6.5%,水分含量为8%,绿球的质量好:降低强度达到4.2倍,抗压强度为12.8 N,冲击温度为420°C。(3)crop-derived炭复合铁矿石球团的还原过程可以迅速进行仅1200°C;一个15分钟高温保持时间是合适的。(4)金属化球团的强度和抗压强度下降通过高温还原在1200°C都高于球团直接还原程度较低,在还原条件下获得的900°C。迅速减少的主要原因是金属铁和一个水晶的形成股票他们之间显著提高颗粒的机械强度。球团的强度和抗压强度下降测试2号具有较好的综合性能,分别15倍和1650 N,基本上满足高炉的要求满足材料的强度。

高炉球团矿应该平均抗压强度为2500 N。未来的工作应该增加这个力量。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

我们应感谢湖南省(一个研究项目湖南省科技计划支持的基金会。2012 fj3037)。