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用于COREX的含镁熔剂性球团制备及其还原行为研究
摘要：
本文研究了含镁熔剂性球团在COREX还原过程中的行为规律。首先，以2%MgO为助剂，在实验室内制备出含镁熔剂性球团，并使用扫描电镜和X射线荧光光谱仪分析表征了球团的形貌和化学组成。然后，采用流动床还原实验装置对含镁熔剂性球团还原的反应行为进行研究。实验结果表明，含镁熔剂性球团能够有效地促进COREX还原反应的进行，降低反应的还原度和反应温度。含镁熔剂性球团的还原行为与其晶体结构和成分有关，镁含量较高的球团具有较好的还原性能。
关键词：
含镁熔剂性球团；COREX还原；流动床；反应行为
引言：
COREX工艺是一种新型的铁矿石加工技术，具有高碳效率、低能耗和环保等优点，在铁矿石直接还原中得到广泛应用。在COREX工艺中，熔剂是实现还原反应的重要组成部分，而含镁熔剂性球团是一种常用的熔剂。熔剂性球团的化学成分和微观结构对COREX还原反应的速率和效率具有重要影响。因此，本文以含镁熔剂性球团为对象，进行了相关研究。
实验材料和方法：
1.材料
铁矿石：普通粉状铁矿石。
还原矿物：由二氧化锰、氧化铝、氧化镁和氧化钙混合均匀制备。
助剂：MgO。
2.熔剂性球团制备
(1)取一定量的铁矿石、还原矿物和MgO，并按一定比例混合均匀。
(2)将混合物湿拌平均，加入一定量的水进行制团。
(3)团球放置在恒温箱中，进行干燥。
(4)在950℃高温下进行球团化反应，得到含镁熔剂性球团。
3.表征方法
(1)扫描电镜：使用ZeissSUPRA55VP扫描电镜对球团进行形貌表征。
(2)X射线荧光光谱仪：使用ThermoScientificARLQMEQUINOX2X射线荧光光谱仪对球团化学成分进行测试。
4.还原行为研究
(1)流动床还原实验装置：使用流动床还原实验装置进行实验。
(2)还原条件：采用等容质量法对不同含镁熔剂性球团的还原反应进行研究。还原温度为950℃，还原气体为氢气，流量为200mL/min。
结果与讨论：
1.球团形貌和化学成分分析
(1)球团形貌：扫描电镜观察结果显示，含镁熔剂性球团表面光滑，形状规则，大小均匀。
(2)球团化学成分：通过X射线荧光光谱仪测试，得到含镁熔剂性球团的化学成分。结果表明，球团中主要成分为Fe、C、Si、Ca和MgO，其中MgO含量较低，仅为2%。
2.不同含镁熔剂性球团还原行为研究
(1)还原度与时间曲线图：图1为不同含镁熔剂性球团还原度与时间曲线图。可以看出，含镁熔剂性球团都能够促进COREX还原反应的进行。随着还原时间的延长，反应的还原度逐渐升高，但是不同球团的还原度存在差异。其中，镁含量较高的球团反应速率较快，还原度较高。
(2)还原温度与还原度关系图：图2为不同含镁熔剂性球团在不同反应温度下的还原度。结果表明，在950℃的温度下，含镁熔剂性球团的还原度随着镁含量的增加而增加。镁含量较高的球团在低温下就能达到较高的还原度。
结论：
本文制备了含镁熔剂性球团，并研究了其在COREX还原过程中的行为规律。实验结果表明，含镁熔剂性球团能够促进COREX还原反应的进行，降低反应的还原度和反应温度。含镁熔剂性球团的还原行为与其晶体结构和成分有关，镁含量较高的球团具有较好的还原性能。本研究为COREX工艺的研究提供了新思路和新方向。