摘要：矿热炉生产铬铁合金需要极高的反应温度，消耗大量固体碳，这使矿热炉工艺成为当前钢铁工业中能耗及碳排放最高的单元工序。铬铁矿预还原技术是降低铬铁合金生产综合能耗和碳排放的关键途径。基于此，采用CH4-H2气氛对铬铁矿球团进行预还原，旨在揭示CH4-H2预还原铬铁矿球团的还原行为和固结机理，以期实现金属化率和球团强度的同步提升。研究结果表明，球团的金属化率随着温度的升高呈现出先增加后降低的趋势；气氛中CH4体积分数增加时，金属化率也随之提升。球团强度随着温度的升高而显著增大。反应温度为1 100 ℃时，球团强度随着铁金属化率的增加，呈现先增大后减小的趋势。研究确定的最佳还原条件为1 100 ℃，φ(CH4): φ(H2)=10%:90% ，还原时间为180 min，在该条件下，还原球团的铁金属化率、铬金属化率和强度分别达到69.34%、10.32%和1 051 N，满足矿热炉的入炉要求。分析还原进程可知，CH4裂解析出的高活度碳促进尖晶石分解为FeO、 Cr2O3、 Fe2O3和MgAl2O4。随后H2直接将FeO和Fe2O3还原为金属铁，高活度碳将Cr2O3还原为金属铬。在铁元素接近完全还原时，球团内发生大量碳沉积，使球团的脆性增加甚至发生分离。该研究既实现了铁和铬的深度预还原，又降低了传统碳热还原的能耗和碳排放，为铬铁矿低碳预还原工艺技术的开发提供了基础理论支撑。
文章目录
1 热力学计算
2 试验原料和方法
2.1 原料
2.2 试验方法
2.3 分析与表征
3 结果与讨论
3.1 金属化率的影响因素
3.2 抗压强度的影响因素
3.3 还原球团的微观结构演变
3.4 物相演变分析
3.5 还原行为分析
3.6 还原球团的固结机理
3.7 碳排放量评估
4 结论
