常壓下工藝因素對巴西鐵礦粉流態(tài)化還原的影響

　　摘要：以巴西鐵礦粉為主要研究對象，采用單一變量方法，以金屬化率和黏結(jié)比為評價指標，研究還原溫度、線速度、還原時間及礦粉粒徑等工藝因素對巴西鐵礦粉流態(tài)還原的影響，確定鐵礦粉還原的最佳方案。采用掃描電鏡表征還原后鐵礦粉的表面形貌，分析鐵礦粉黏結(jié)機理。結(jié)果表明：常壓下還原巴西鐵礦粉的最佳操作參數(shù)為還原溫度1 023 K、線速度0.6 m/s、還原時間 50 min、礦粉顆粒粒徑范圍[0.15,0.18) mm;鐵礦粉黏結(jié)的主要原因是生成的鐵晶須相互勾連，導(dǎo)致顆粒團聚引起失流。

　　安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版第38卷 第1期2021年3月《安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》(季刊)創(chuàng)刊于1984年，是由安徽工業(yè)大學(xué)主辦的一份綜合性學(xué)術(shù)期刊。《安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》主要報道鋼鐵冶金、材料科學(xué)、化學(xué)化工、環(huán)境工程與環(huán)境保護、機械工程、機電一體化、自動化工程、信息工程、計算機科學(xué)與應(yīng)用等相關(guān)專業(yè)、學(xué)科的基礎(chǔ)理論。獲獎情況：安徽省高校優(yōu)秀學(xué)報;華東地區(qū)優(yōu)秀科技期刊;中國科技核心期刊;安徽省高等學(xué)校優(yōu)秀學(xué)報一等獎。

　　關(guān)鍵詞：巴西鐵礦粉;金屬化率;黏結(jié)比;流態(tài)化

　　目前，冶金行業(yè)高爐生產(chǎn)模式仍為煉鐵的最大生產(chǎn)模式，但高爐生產(chǎn)模式面臨著原燃料品質(zhì)不高和優(yōu)質(zhì)焦煤資源供應(yīng)不足的困難。全球鐵礦石資源比較豐富，具有分布廣泛和分布不均的特點。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局報告[1] ，鐵礦石資源約60%分布在澳大利亞、巴西和俄羅斯等3個國家，以現(xiàn)在的生產(chǎn)發(fā)展需求水平，鐵礦石資源可滿足400 a。我國礦產(chǎn)資源總量較多，但分布零散，大型礦較少，在統(tǒng)計的16 000余處礦產(chǎn)中大型礦僅占11%，小型礦高達70%[2-4] 。我國煤礦資源儲量豐富、種類齊全，但煉焦煤資源儲量較少，尤其是優(yōu)質(zhì)焦煤資源[5-8] 。流態(tài)化是指固體在氣體吹動下懸浮在流化床中，生產(chǎn)過程操作通過流體和固體之間的接觸來實現(xiàn)，故稱之為流化技術(shù)。與傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝相比，流態(tài)化煉鐵技術(shù)有獨特的優(yōu)點。在流化床狀態(tài)下，顆粒在流化床內(nèi)類似沸騰的液體上下翻滾，物料在床內(nèi)接觸更充分，這有利于提高傳質(zhì)和傳熱速度[9-10] 。流化技術(shù)在反應(yīng)工程和干燥領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是某些類型的低活性反應(yīng)，其在降低催化劑用量和反應(yīng)溫度方面具有不可替代的作用[11] 。

　　直接還原鐵礦粉過程中，影響鐵礦粉黏結(jié)的因素有很多，邵劍華[12] 、方覺等[13] 、宋鶴鍇等[14] 對鐵礦粉黏結(jié)的影響因素如還原氣體濃度、還原溫度、還原氣體線速、鐵礦粉粒徑和還原壓力、脈石組成等進行了研究。而這些因素常伴有交互作用，導(dǎo)致對鐵礦粉黏結(jié)失流的機制認識不清。鄒勝偉[15] 認為鐵礦粉黏結(jié)失流歸因于還原后鐵礦粉表面能過大，鐵原子擴散形成鐵晶須，在流化過程中鐵礦粉碰撞黏結(jié)在一起;徐其言等[16-18] 認為新生成的金屬鐵是導(dǎo)致黏結(jié)失流的主要原因，不同鐵礦粉因自身的成分不同、表面形貌不同、還原條件不同，導(dǎo)致黏結(jié)的主次因素也不盡相同。鑒于此，筆者采用可視流化床裝置，通過單一變量法，研究巴西鐵礦粉在常壓下，還原溫度、還原時間、還原氣體線速度、礦粉粒徑、還原氣體含量等工藝因素對其還原效果的影響，比較還原后鐵礦粉的黏結(jié)比和金屬化率，獲得常壓條件下最優(yōu)操作參數(shù)。

　　1 實 驗

　　1.1 實驗材料

　　以粒徑[0.60,1.00) mm，[0.18,0.60) mm，[0.15,0.18) mm，[0.12,0.15) mm，[0.11,0.12) mm 的巴西鐵礦粉為實驗原料，成分見表1。由表1可知，巴西鐵礦粉主要由赤鐵礦組成，鐵元素含量豐富，脈石中含有大量硅元素，鋁、錳、磷等雜質(zhì)元素含量較少。還原氣體為純H2和CO，保護性氣體為N2。

　　1.2 實驗設(shè)備

　　常壓實驗裝置示意見圖1。小型管式通氣加熱爐為實驗室自行設(shè)計，主要還原發(fā)生器由兩層不銹鋼管組成，里層管為流化床流化區(qū)域，外層對還原氣體進行預(yù)熱，上下兩耦合鐵管間夾有氣體分布板，承載鐵礦粉顆粒。通過計算機程序調(diào)控還原過程中氣體流量和還原氣氛，還原氣體通過氣體分布板與鐵礦粉顆粒進行直接還原。還原氣體線速度和還原溫度通過氣體流量計和加熱柜實時控制。鐵礦粉流態(tài)化還原實驗開始和結(jié)束需通入氮氣保護，實驗開始通入氮氣，排空流化床內(nèi)大氣，減少實驗誤差;實驗結(jié)束通入氮氣，排空爐內(nèi)還原性氣體，避免還原反應(yīng)仍在進行。通過壓力表壓差和加料口上的觀察窗判斷流化床內(nèi)鐵礦粉的流化狀態(tài)。

　　1.3 實驗過程

　　實驗前將管式爐正常升溫至還原溫度，保持恒定，用電子天平稱取20 g一定粒徑的巴西鐵礦粉，用長頸漏斗從圖2中A處加入，擰緊入料口，通氮氣排空爐內(nèi)空氣，按表2所示實驗方案進行還原煉鐵實驗。實驗結(jié)束通入氮氣，排空爐子內(nèi)還原性氣體，待還原溫度降至室溫，從圖2中B處倒出巴西鐵礦粉，測量還原后巴西鐵礦粉的黏結(jié)比，保留樣品用于進行金屬化率的測量和微觀表面形貌分析及成分檢測。實驗設(shè)備如圖2。

　　在通氮氣保護的情況下，取出0.2 g還原后鐵礦粉試樣，分別采用氯化鐵滴定法和重鉻酸鉀容量法對其進行化驗分析。金屬化率和黏結(jié)比的計算方法如下：

　　式中：η 為金屬化率;w(Fe)為金屬鐵質(zhì)量分數(shù); w(TFe)為全鐵質(zhì)量分數(shù);Ω為黏結(jié)比;m1為還原后黏結(jié)的鐵礦粉質(zhì)量;m為還原后鐵礦粉總質(zhì)量;m2為還原后未黏結(jié)的鐵礦粉質(zhì)量。

　　2 實驗結(jié)果與分析

　　2.1 還原溫度對鐵礦粉流態(tài)化還原效果的影響

　　常壓下，將20 g粒徑[0.18,0.60) mm的巴西鐵礦粉放入流化床還原60 min，氣體線速度0.60 m/s，還原溫度923，973，1 023，1 073，1 123，1 173 K時的鐵礦粉金屬化率和黏結(jié)比如圖3。

　　由圖 3 可知：在溫度區(qū)間 923~1 023 K，鐵礦粉金屬化率隨溫度的升高而快速增大，最大增幅達 14.8%;還原溫度大于1 023 K，鐵礦粉金屬化率增長緩慢;鐵礦粉黏結(jié)比隨著溫度的升高而增大，在溫度區(qū)間1 023~1 073 K，最大增幅達64.2%，在1 173 K 時，接近 1/2 的鐵礦粉黏結(jié)。考慮金屬化率與黏結(jié)比，溫度為 1 023 K 時的還原效果優(yōu)于其他溫度， 1 073 K時還原效果雖高于1 023 K，但黏結(jié)比過高不利于連續(xù)化生產(chǎn)。就冶金行業(yè)實踐而言，1 023 K 比1 073 K成本更低，反應(yīng)器壽命更長，升溫、降溫所費時間更少。綜合考慮還原后鐵礦粉的金屬化率和黏結(jié)比及生產(chǎn)效果，最佳還原溫度為1 023 K。

　　為分析粒徑[0.18,0.60) mm 的鐵礦粉在不同還原溫度下的高溫流態(tài)化行為，比較還原氣體線速度0.60 m/s下，923，1 173 K時的流化床床層壓差，結(jié)果如圖4。

　　由圖4可知：923 K時床層壓降波動幅度小，壓差維持在較高水平(2.4 kPa)且穩(wěn)定，表明鐵礦粉在923 K 條件下能長時間穩(wěn)定流化;1 173 K時，實驗開始壓差急速下降，在1.8 kPa左右維持穩(wěn)定，隨著還原反應(yīng)的進行，壓差逐漸降低;高溫下(1 173 K)床層壓差較小，且隨還原時間的增加，壓差進一步降低，說明高溫(1 173 K) 條件下隨還原時間的增加黏結(jié)情況更嚴重。為進一步分析還原溫度對還原鐵礦粉表面形貌的影響，對923， 1 173 K還原的鐵礦粉進行掃描電鏡分析，結(jié)果如圖5。

　　由圖5可見：923 K下純H2還原后的鐵礦粉表面光滑，黏附少許細小顆粒(還原過程中鐵礦粉碰撞形成的)，鐵礦粉表面有密集的孔洞，與未還原鐵礦粉相比，沒有明顯突出的形貌改變;1 173 K時，鐵礦粉表面生成大量無規(guī)則、自由生長的絡(luò)合物，且從鐵礦粉表面向外生長，相互勾連在一起，掃描電鏡能譜分析發(fā)現(xiàn)主要成分是鐵元素。這種金屬鐵絡(luò)合物是還原后鐵原子擴散生長形成的，是導(dǎo)致鐵礦粉黏結(jié)的主要原因，通常稱之為鐵晶須。高溫條件下，還原后鐵礦粉表面鐵晶須更密集，呈雪花狀四處生長;相比于低溫，高溫還原下的鐵晶須更粗壯，覆蓋得更密實，鐵原子更活潑、擴散速度更快，易覆蓋在鐵礦粉表面，鐵礦粉內(nèi)部氧化鐵與還原氣體分子接觸減少，導(dǎo)致高溫下金屬化率增長緩慢。

　　低溫條件下，鐵礦粉與H2反應(yīng)緩慢，還原后金屬鐵原子擴散緩慢，在鐵礦粉表面生成密集的孔洞，金屬化率偏低，顆粒表面形貌基本不變，顆粒間流化狀態(tài)好，鐵礦粉不易黏結(jié);隨著還原溫度的升高，金屬化率逐漸增加，但還原溫度達到一定時，金屬化率達最大。隨著還原溫度的升高，鐵礦粉與H2反應(yīng)強烈，鐵礦粉顆粒表面還原出的鐵元素極易聚集，生長形成鐵晶須和金屬鐵，高能量的鐵晶須物理吸附大，流化過程中碰撞更易發(fā)生團聚、導(dǎo)致黏結(jié)、失流。團聚后鐵礦粉與H2接觸面積減小，H2分子難以擴散至鐵礦粉內(nèi)部還原鐵礦粉，導(dǎo)致高溫條件下金屬化率上升緩慢。

　　綜合考慮，鐵礦粉粒徑[0.18,0.60) mm、還原氣體線速度0.60 m/s、還原時間50 min時，常壓條件下的最佳還原溫度為1 023 K。

　　2.2 還原時間對鐵礦粉流態(tài)化還原效果的影響

　　常壓下，將20 g粒徑[0.18,0.60) mm的鐵礦粉放入流化床還原，還原溫度1 023 K，氣體線速度 0.6 m/s，還原時間30，40，50，60，70，80 min時的鐵礦粉金屬化率和黏結(jié)比如圖6。

　　由圖6可知：還原時間在30~50 min區(qū)間，金屬化率隨還原時間的增加而快速升高，還原時間在 40~50 min區(qū)間，金屬化率增幅最大，達15.5%，還原時間大于50 min，金屬化率增長變緩;黏結(jié)比隨還原時間的增長而升高，還原時間在50~60 min區(qū)間，增長幅度最大，達55.1%。考慮還原后巴西鐵礦粉的金屬化率與黏結(jié)比，還原時間為50 min時的還原效果優(yōu)于其他還原時間，60 min 時還原效果僅次于 50 min，但還原50 min比60 min用時短、成本低，單位時間生產(chǎn)量大。考慮還原后鐵礦粉的金屬化率、黏結(jié)比及生產(chǎn)效果，最佳還原時間為50 min。

　　還原過程中流化床壓差能反映鐵礦粉的流化狀態(tài)，選取還原時間為30，50，80 min，觀察床層壓差隨時間的變化，結(jié)果如圖7。

　　由圖7可看出：還原30 min時，床層壓差穩(wěn)定，維持較高水平，流化狀態(tài)較好：還原50 min，壓差緩慢下降，表明隨著還原時間的增加，黏結(jié)鐵礦粉增加;還原80 min，壓差從10 min的2.4 kPa急速下降至1.0 kPa，表明床層有一個較大的黏結(jié)趨勢;此后隨著還原時間增加，壓差緩慢下降，表明還原時間對鐵礦粉還原黏結(jié)的影響極為緩慢。還原時間過短，還原過程中流化穩(wěn)定、黏結(jié)比低，但鐵礦粉還原不充分，不能達到預(yù)期的金屬化率;還原時間過長，黏結(jié)比緩慢增加，鐵礦粉會聚集長大或黏結(jié)在流化床壁上，嚴重的甚至?xí)纬伤来玻焕谶B續(xù)化生產(chǎn)，并且還原過程中不穩(wěn)定因素會增加，導(dǎo)致某一時間段壓差急劇降低。所以適中的還原時間比較合適，即50 min。

　　不同還原時間下鐵礦粉的表面形貌如圖8。從圖8可看出：還原50 min時，鐵礦粉顆粒表面產(chǎn)生局部新生鐵晶須，表面絕大部分光滑潔凈，鐵礦粉還原效果較好，局部鐵晶須聚集生長不會導(dǎo)致黏結(jié)失流;還原 80 min，鐵礦粉顆粒表面出現(xiàn)大量新生高能鐵晶須相互勾連，生長變粗，金屬鐵顆粒被大量相互勾結(jié)的鐵晶須包覆，還原過程難以進行，發(fā)生黏結(jié)失流的風(fēng)險急劇增大。

　　綜合考慮，鐵礦粉粒徑[0.18,0.60) mm、還原氣體線速度0.60 m/s、還原溫度1 023 K時，常壓條件下最佳還原時間為50 min。

　　2.3 還原氣體線速度對鐵礦粉流態(tài)化還原效果的影響

　　常壓下，將20 g粒徑[0.18,0.60) mm的鐵礦粉放入流化床還原50 min，還原溫度1 023 K，還原氣體線速度 0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 m/s 時的金屬化率和黏結(jié)比如圖9。

　　由圖9可知：金屬化率呈先穩(wěn)步上升后下降的趨勢，當氣體線速度達0.8 m/s后，金屬化率呈下降趨勢;黏結(jié)比則呈相反趨勢，說明隨還原氣體流速增大，流化床內(nèi)鐵礦粉受到的曳力增大，鐵礦粉間孔隙率變大。氣體流速過大易將鐵礦粉吹至反應(yīng)器頂部，大量鐵礦粉被氣流托在反應(yīng)器頂部，一方面不利于還原進行，另一方面大量鐵礦粉聚積會極大增加黏結(jié)失流發(fā)生的概率;與此同時，當還原氣體線速度較小時(0.2 m/s左右)，還原氣體供不應(yīng)求，還原效果不理想，導(dǎo)致金屬化率偏低、氣體流速過小，氣體不足以產(chǎn)生足夠的浮力將鐵礦粉吹至懸浮狀態(tài)，鐵礦粉會堆積在氣體分布板上。此時還原后鐵礦粉會大概率地黏結(jié)在一起，隨著氣體流速升高，氣流具有足夠的浮力，鐵礦粉間距增大，黏結(jié)比明顯下降。但是，一旦氣體流速過大，氣體產(chǎn)生的曳力遠大于鐵礦粉重力和鐵礦粉間黏結(jié)力，鐵礦粉會聚積在流化床頂部黏結(jié)，導(dǎo)致黏結(jié)失流。

　　不同氣體流速下流化床的壓降變化如圖 10。由圖 10 可看出：不同氣體流速下鐵礦粉的壓降不同，流化床中鐵礦粉顆粒物料床壓降隨還原氣體線速度的增加而增加，隨著堆積的鐵礦粉逐漸流化，爐內(nèi)壓差增長趨勢降低;進一步增大氣體線速度，部分細鐵礦粉會隨氣體流出流化床，進入氣力輸送階段，床層壓降會下降。

　　氣體線速度為0.6，1.0 m/s時，鐵礦粉的表面形貌如圖11。從圖11可看出：氣體線速度為0.6 m/s時，鐵礦粉表面形成細小的針狀鐵晶須;氣體線速度為1.0 m/s時，鐵晶須沿著側(cè)面生長，形成網(wǎng)絡(luò)狀金屬化物。還原氣體流速過低時，還原氣體產(chǎn)生的曳力不足以使鐵礦粉流化，鐵礦粉堆積在氣體分布板表面，還原后鐵礦粉表面生成的高能量金屬鐵易黏在一起，導(dǎo)致黏結(jié)比上升。但當氣體線速度過高，鐵礦粉產(chǎn)生的曳力大于鐵礦粉重力，形成快速流化床，將鐵礦粉吹出，導(dǎo)致物料損失;另一方面氣體線速度過高導(dǎo)致實驗尾氣中還原氣體過高，造成資源浪費。

　　綜合考慮，鐵礦粉粒徑[0.18,0.60) mm、還原時間50 min、還原溫度1 023 K時，常壓條件下最佳還原氣體線速度為0.60 m/s。

　　2.4 鐵礦粉粒徑對鐵礦粉流態(tài)化還原效果的影響

　　常壓下，將20 g不同粒徑巴西鐵礦粉放入流化床還原50 min，還原溫度1 023 K、還原氣體線速度0.6 m/s 時，鐵礦粉還原后的金屬化率和黏結(jié)比如圖12。

　　由圖12可看出，對于不同粒徑的鐵礦粉，金屬化率與黏結(jié)比呈相反的變化趨勢。隨粒徑的減小，金屬化率先增大后減小，黏結(jié)比先減小后增大。綜合考慮，選取粒徑[0.15,0.18) mm的鐵礦粉合適。圖13為流化床壓差隨粒徑的變化。由圖13可知，壓差隨粒徑的減小先增大至2.67 kPa，再降至2.09 kPa，表明鐵礦粉粒徑 [0.15,0.18) mm時較為合適。

　　由未反應(yīng)核模型[19] 可知，顆粒體積越大，比表面積越小，還原性氣體越難進入未反應(yīng)核，鐵礦粉內(nèi)氧化鐵氣固反應(yīng)困難，不易被還原，因而金屬化率偏低;大顆粒鐵礦粉較重，不易被還原氣體吹起，鐵礦粉堆積在一起，其表面生長的鐵晶須極易勾連在一起，導(dǎo)致黏結(jié)比偏高。隨著鐵礦粉顆粒粒徑減小，鐵礦粉在流化床中流化狀態(tài)改善，氣固反應(yīng)加快，鐵礦粉還原更充分。此時流化床內(nèi)流化狀態(tài)好，鐵礦粉顆粒間孔隙率變大，黏結(jié)比降低。但顆粒過細，鐵礦粉易被吹至反應(yīng)器頂部集聚，還原反應(yīng)受阻，金屬化率降低，生成的鐵晶須緊密相連，黏結(jié)比增大。

　　綜合考慮，鐵礦粉還原時間50 min、還原氣體線速度0.60 m/s、還原溫度1 023 K時，常壓條件下最佳鐵礦粉粒徑為[0.15,0.18) mm。

　　2.5 還原氣氛對鐵礦粉流態(tài)化還原效果的影響

　　在還原溫度1 023 K、線速度0.6 m/s、還原時間 50 min，礦粉粒徑范圍[0.15,0.18) mm 時，常壓條件下CO與H2含量對鐵礦粉流態(tài)化還原過程中金屬化率和黏結(jié)比的影響如圖14。

　　由圖14可知，金屬化率隨CO含量的下降(H2含量上升)而上升，純 CO 還原金屬化率為 46.22%，純 H2還原金屬化率為89.65%，相比于CO，純H2還原能力更強;黏結(jié)比隨CO含量的上升(H2含量下降)而下降，純CO還原黏結(jié)比為3.90%，純H2還原黏結(jié)比為 18.22%，相比于H2，純CO還原能有效抑制鐵礦粉黏結(jié)。不同CO與H2還原氣氛下，還原鐵礦粉的X ray diffraction(XRD)譜圖如圖15。

　　由圖15可看出：純CO還原鐵礦粉，還原產(chǎn)物主要為FeO，還原過程中伴隨析碳反應(yīng)，部分析出的碳覆蓋在鐵礦粉上，部分碳元素滲入鐵礦粉中與鐵元素形成Fe3C，抑制鐵晶須的形成，降低了黏結(jié)比;純H2還原鐵礦粉，還原產(chǎn)物主要是金屬鐵;隨著CO含量下降，H2含量升高，金屬化率會逐漸升高，表明H2的還原效果強于CO，析碳反應(yīng)析出的碳元素是抑制還原后鐵礦粉的主要因素。

　　還原過程中，通過CO2含量的變化可判斷反應(yīng)進程，如圖16。由圖16可知：隨著還原時間的增加，CO2含量先增大，在25~40 min區(qū)間變化平穩(wěn);隨后CO2含量逐漸減小，50 min后趨于穩(wěn)定，表明CO還原鐵礦粉過程中，還原反應(yīng)和析碳反應(yīng)同時進行。假設(shè)還原條件不變的情況下，析碳反應(yīng)生成的CO2含量不變，CO2呈先增大后減小再趨于穩(wěn)定的趨勢，則可看出50 min后還原反應(yīng)達到平衡，析碳反應(yīng)是產(chǎn)生CO2的主要因素。

　　以CO作為還原性氣體，由于流化床內(nèi)CO2含量低，使得CO析碳反應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢，鐵礦粉表面會吸附一層碳粉，反應(yīng)如下：

　　該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，高溫條件下反應(yīng)平衡向右移動，生成的部分C包覆在還原后的鐵礦粉上，從而制備出包覆有一定量析出碳的鐵礦粉顆粒。另外，反應(yīng)析出的碳原子會溶入鐵礦粉，與金屬鐵生成 Fe3C，反應(yīng)如下：

　　當溫度高于901 K，F(xiàn)e3C由金屬鐵與CO反應(yīng)而得，即

　　碳粉包覆在鐵礦粉顆粒上有效避免了金屬鐵與金屬鐵的接觸，在一定程度上達到抑制黏結(jié)失流的目的。未包覆碳粉與包覆碳粉的鐵礦粉微觀形貌如圖17。

　　鐵礦粉顆粒黏結(jié)與顆粒形貌密切相關(guān)，析碳反應(yīng)生成的碳會吸附在鐵礦粉表面，改變金屬鐵的形貌，對黏結(jié)失流產(chǎn)生影響。析出的碳抑制細小鐵晶粒生長的活性點，顆粒表面析出的金屬鐵以多孔海綿鐵的形式存在，可一定程度抑制黏結(jié)失流，但無法完全抑制。

　　綜合考慮鐵礦粉在常壓下，還原時間 50 min、還原溫度 1 023 K、還原氣體線速度 0.6 m/s、礦粉粒徑 [0.15,0.18) mm的條件時，純H2還原效果較好，還原后的金屬化率較高。

　　3 結(jié) 論

　　以金屬化率和黏結(jié)比為評價指標，實驗研究還原溫度、線速度、還原時間及鐵礦粉粒徑等工藝因素對巴西鐵礦粉流態(tài)還原的影響，探討鐵礦粉還原的最佳方案及其黏結(jié)機理，所得主要結(jié)論如下：

　　1) 不同還原條件下，流化床的流化狀況各不相同，改變還原溫度、還原時間、還原氣體線速度、鐵礦粉粒徑、還原氣體成分等條件可改善流化狀態(tài)，提高鐵礦粉的金屬化率，降低黏結(jié)比;

　　2) 常壓下還原鐵礦粉的最佳操作參數(shù)為還原溫度1 023 K、線速度0.6 m/s、還原時間50 min、鐵礦粉粒徑范圍 [0.15,0.18) mm;

　　3) 鐵礦粉黏結(jié)失流的主要原因是鐵晶須相互勾連，致使小顆粒礦粉聚集形成大的聚團，造成流動性降低。