实验研究了H2-CH4、H2-CH4-N2气氛中H2-CO-CO2气氛中氧化物添加剂对铁矿石的还原和碳化铁生成反应的影响及其动力学。在H2-CH4、H2-CH4-N2气氛中V2O3对还原和碳化均有良好的促进作用,TiO2则均有一定的抑制作用,SiO2、Cr2O3及MnO对还原和碳化反应的影响不大,Al2O3对矿石还原和碳化铁生的促进作用不及V2O3明显,但可减少析碳。添加1% V2O3使碳化反应活化能由38.9 kJ/mol 降低到26.9 kJ/mol。在H2-CO-CO2气氛中V2O3、Al2O3、TiO2添加剂对铁矿石还原后的碳化反应的作用与在H2-CH4、H2-CH4-N2气氛中相似,添加1%V2O3的球团,碳化速率、终点转化率均有一定的提高,但温度的变化比添加1%V2O3对碳化转化率的影响更显著。采用未反应核模型分析反应的动力学过程是合理的,在本实验条件下,两步法制备碳化铁的还原和碳化反应过程都由界面化学反应控制,添加V2O3对界面化学反应有促进作用。限制还原铁碳化反应的是碳化气体分解析碳过程,适当的氧化物添加剂通过促进碳化气体分解析碳对碳化铁的生成起到促进作用。
英文主题词reduction; iron carbide; oxides; vanadium oxide; kinetics