CO与H2气氛下赤铁矿还原动力学及矿相转化机理研究

作者：李新玉; 袁帅^*; 高鹏; 王若枫; 张洪浩; 李艳军

来源：金属矿山, 2023, (09): 83-89.

DOI：10.19614/j.cnki.jsks.202309011

• 矿相转化
• 等温动力学
• 转化率
• 反应速率
• 微观结构

针对赤铁矿开展了CO和H2气氛下的矿相转化试验,详细研究了还原过程动力学,并采用X射线衍射和扫描电镜对其相变和微观结构变化进行研究,以对比CO和H2矿相转化效果的差异及微观结构演变规律。结果显示,在温度460～620℃范围内,矿相转化温度的提高可以明显加快反应的速率。在CO气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)1/2,其表观活化能为8.35kJ/mol,指前因子为0.21min-1;在H2气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)1/3,其表观活化能为20.73kJ/mol,指前因子为4.37min-1。SEM分析结果表明,在矿相转化过程中,气体的吸附和赤铁矿的矿相转化优先发生在赤铁矿颗粒的表面和裂缝处,反应从颗粒表面和裂隙逐渐向内进行,温度应力和相变应力产生的裂纹为气体扩散提供了通道,这有利于气体及气体产物在颗粒中的内扩散,加速反应的进行。在同等试验条件下,H2的矿相转化效果要优于CO。研究结果可为赤铁矿在H2和CO气氛下矿相转化过程的调控提供理论支撑。

• 单位
  土木工程学院