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【用戶成果】可視化帶你探秘鐵礦球團(tuán)還原膨脹行為

內(nèi)蒙古科技大學(xué)稀土產(chǎn)業(yè)學(xué)院柴軼凡教授團(tuán)隊在期刊《ACS?Omega》上發(fā)表了題為“Kinetics?of?Reduction?in?Stages?of?Pellets?Prepared?from?the?Bayan?Obo?Iron?……

2025-07-10

DOI：10.1021/acsomega.1c06563

內(nèi)蒙古科技大學(xué)稀土產(chǎn)業(yè)學(xué)院柴軼凡教授團(tuán)隊在期刊《ACS Omega》上發(fā)表了題為“Kinetics of Reduction in Stages of Pellets Prepared from the Bayan Obo Iron Ore Concentrate”的論文。研究分析了氧化鐵還原鐵礦的不同動力學(xué)階段與膨脹行為的關(guān)聯(lián)分析。

研究背景

白云鄂博鐵精礦是包頭鋼鐵集團(tuán)唯一的自產(chǎn)含鐵原料，但其含有K、Na、F等有害元素，對球團(tuán)礦的還原膨脹性能影響較大，限制了其在球團(tuán)礦制備過程中的高比例應(yīng)用。白云鄂博鐵精礦是包頭鋼鐵集團(tuán)唯一的自產(chǎn)含鐵原料，但其含有K、Na、F等有害元素，對球團(tuán)礦的還原膨脹性能影響較大，限制了其在球團(tuán)礦制備過程中的高比例應(yīng)用。

研究方法

◆?材料組成：

該鐵精礦Fe含量為65.06%，含量為CaO-1.95%和和SiO-22.78%。

◆ 分階段還原設(shè)計

1)階段Ⅰ：Fe?O? → Fe?O?（400-600℃, CO 20-40%）

2)階段Ⅱ：Fe?O? → FeO（800-900℃, CO 60%）

3)階段Ⅲ：FeO → Fe（800-900℃, CO 100%）

◆ 原位表征技術(shù)

1)熱重分析：實(shí)時檢測還原度

2)投影面積法：量化膨脹指數(shù)RSI

使用天津中環(huán)電爐的可視化高溫變形分析儀TA-16A用于記錄球團(tuán)在各還原階段的投影面積變化，其原理是通過球團(tuán)還原過程中投影面積的變化來表征球團(tuán)的還原膨脹指數(shù)（RSI）。

3)SEM?-?EDS：觀察碳沉積及微觀結(jié)構(gòu)演變?

研究結(jié)果

白云鄂博鐵精礦制備的球團(tuán)礦在還原過程中經(jīng)歷了三個階段。每個階段的反應(yīng)機(jī)理和動力學(xué)參數(shù)不同，導(dǎo)致球團(tuán)礦的還原膨脹行為差異顯著。通過分階段動力學(xué)調(diào)控——抑制碳沉積（階段Ⅰ）、優(yōu)化界面反應(yīng)（階段Ⅱ）、加速擴(kuò)散（階段Ⅲ），可顯著改善膨脹問題，推動高比例球團(tuán)冶煉技術(shù)發(fā)展。

中環(huán)產(chǎn)品

可視化高溫形變分析儀，光學(xué)非接觸發(fā)測量材料燒結(jié)過程膨脹收縮。材料在變溫過程中形狀、尺寸及物態(tài)變化在線實(shí)時觀測，并通過智能化數(shù)據(jù)采集與圖像處理系統(tǒng)給出直觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及圖形報告。產(chǎn)品性能與國際同類產(chǎn)品相當(dāng)，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平?？梢暬邷匦巫兎治鰞x用于材料研發(fā)與制造，有助于精確制定材料燒結(jié)工藝或熱處理工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。