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-DTA 118
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