鐵礦含碳球團(tuán)還原技術(shù)課程教學(xué)大綱

1、鐵礦含碳球團(tuán)還原技術(shù)課程教學(xué)大綱課程名稱：鐵礦含碳球團(tuán)還原技術(shù)英文名稱：Reduction Technology of Iron Ore Containing Carbon Pellets課程編號：x4010881學(xué) 時 數(shù)：16其中實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）學(xué)時數(shù)： 課外學(xué)時數(shù)：4學(xué) 分 數(shù)：1.0適用專業(yè)：冶金工程A一、課程的性質(zhì)和任務(wù) 專業(yè)選修課（創(chuàng)新教育課程）二、課程教學(xué)內(nèi)容的基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn) 鐵礦含碳球團(tuán)（簡稱“含碳球團(tuán)”）系指由含鐵粉料配以固體還原劑（煤粉和焦粉等）和適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑經(jīng)充分混合后經(jīng)造球機(jī)造球或壓球機(jī)壓制而成的一種含碳含鐵的小球或含碳含鐵的冷壓塊。含碳球團(tuán)技術(shù)受到重視的原因是：（1

2、）含碳球團(tuán)在使用時不需固結(jié)或冷固結(jié)，用含碳球團(tuán)技術(shù)可以回收處理鋼鐵企業(yè)的廢料，無論從經(jīng)濟(jì)上還是從環(huán)保觀點(diǎn)來看，都具有重要意義。（2）可實(shí)現(xiàn)在12001300下的還原速度快。（3）還原過程中產(chǎn)生的氣體從球團(tuán)內(nèi)排出，能夠抑制氣相中氧化性氣氛對球團(tuán)的氧化作用，使含碳球團(tuán)能夠在氧化性氣氛中能夠還原，這為在還原反應(yīng)器內(nèi)用高溫?zé)煔饣蛑苯尤紵€原過程中產(chǎn)生的可燃性氣體提供還原耗熱創(chuàng)造了條件。60年代初，美國密執(zhí)安大學(xué)就開始研究冷固結(jié)含碳球團(tuán)生產(chǎn)工藝(MUT球團(tuán)工藝)，美國匹茨堡PTC球團(tuán)技術(shù)公司、德國的GHW公司和加拿大的蒙特科姆（Metkem）公司等，將MUT球團(tuán)用于各種化鐵爐熔煉鐵水，取得一定效果。19

3、77年北京科技大學(xué)，1988年冶金部鋼鐵研究總院用含碳球團(tuán)分別在豎爐和化鐵爐中生產(chǎn)鑄造生鐵也都獲得成功。60年代后，由美國的Ross公司提出了含碳球團(tuán)的轉(zhuǎn)底爐(Fastmet)法，用來處理冶金廠的含金屬粉塵和氧化鐵等廢料。經(jīng)過多年的半工業(yè)實(shí)驗(yàn)和深入的可行性研究，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。90年代后 Fastmet法引起了我國冶金界的重視，開始了大量的研究，現(xiàn)已有示范工廠，用于共生礦還原和冶金企業(yè)粉塵還原處理。與此同時，我國開始研究能夠提高含碳球團(tuán)的高溫還原強(qiáng)度的含碳球團(tuán)粘結(jié)劑和生產(chǎn)工藝。90年代以水玻璃為主要粘結(jié)劑的含碳球團(tuán)宣告成功，這種球團(tuán)礦在中小高爐冶煉結(jié)果證明，其強(qiáng)度能夠保證中小高爐順行。 本課

4、程是根據(jù)授課教師本人近二十年在含碳球團(tuán)的還原方面的研究成果開設(shè)的一門課程。在授課過程中，希望將自己在科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)得到的一些經(jīng)驗(yàn)和體會與學(xué)生進(jìn)行交流，希望通過本課程的教學(xué)活動使學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能量得到一定程度的提高。課程內(nèi)容包括如下六方面內(nèi)容：一、含碳球團(tuán)的制造涉及的內(nèi)容為：1）含碳球團(tuán)的壓團(tuán)方法及影響其質(zhì)量的因素；2）含碳球團(tuán)冷固結(jié)基本原理和工藝方法。二、 含碳球團(tuán)的反應(yīng)過程涉及的內(nèi)容為：1）含碳球團(tuán)還原過程中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)；2）含碳球團(tuán)中的煤的熱解過程；3）含碳球團(tuán)還原的最低碳素消耗量分析；4）直接燃燒含碳球團(tuán)還原產(chǎn)生的可燃性氣體提高還原耗熱的含碳球團(tuán)自熱還原的概念，自熱還原涉

5、及到的反應(yīng)，如可燃性氣體的燃燒、含碳球團(tuán)在氧化性氣氛中還原時的氧化反應(yīng)。三、含碳球團(tuán)還原機(jī)理內(nèi)容主要是本人的研究成果，涉及的內(nèi)容為：1）采用分層試樣進(jìn)行含碳球團(tuán)還原機(jī)理的研究方法；2）采用分層試樣的研究結(jié)果，如含碳球團(tuán)還原過程中揮發(fā)分的析出規(guī)律、揮發(fā)分的還原作用、碳的還原作用等；3）含碳球團(tuán)的還原過程主要為：揮發(fā)份的析出借助碳的氣化反應(yīng)的直接還原；4）不同加熱制度下含碳球團(tuán)內(nèi)的還原反應(yīng)；5）煤的性質(zhì)對含碳球團(tuán)反應(yīng)過程的影響。四、含碳球團(tuán)反應(yīng)過程動力學(xué)介紹本人的研究成果，涉及的內(nèi)容為：1）煤熱解動力學(xué)；2）目前含碳球團(tuán)還原動力學(xué)的研究情況，分析了存在的問題；3）測量含碳球團(tuán)還原度的修正失重法；3

6、）快速加熱條件下含碳球團(tuán)還原動力學(xué)和含碳球團(tuán)熱重動力學(xué)研究成果。五、含碳球團(tuán)在氧化性氣氛中的還原介紹本人具有特色的研究成果，涉及的內(nèi)容為：1）雙向氣固反應(yīng)理論及含碳球團(tuán)在氧化性氣氛中還原時的抗氧化機(jī)理；2）對含碳球團(tuán)在空氣中的還原過程、還原產(chǎn)生的可燃性氣體的燃燒過程；3）含碳球團(tuán)自熱還原時的還原和可燃性氣體燃燒供熱的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果；4）含碳球團(tuán)自熱還原工藝過程進(jìn)行的過程分析結(jié)果。六、含碳球團(tuán)還原技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢涉及的內(nèi)容為：1）含碳球團(tuán)在高爐煉鐵中的應(yīng)用情況，半金屬化殘?zhí)记驁F(tuán)用作高爐爐料的可行性；2）含碳球團(tuán)轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝及可能限制該種工藝技術(shù)推廣所存在的問題；3）目前正在研究的含碳球團(tuán)豎

7、爐熔融還原工藝及各種工藝存在的問題分析。三、教學(xué)方式及學(xué)時分配教學(xué)方式：采用教師講座與學(xué)生討論相結(jié)合的方式。學(xué)時分配：序號主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時分配輔導(dǎo)答疑比例一含碳球團(tuán)的制造：（1）含碳球團(tuán)冷固結(jié)基本原理和工藝方法；（2）含碳球團(tuán)的反應(yīng)過程講座2二含碳球團(tuán)還原機(jī)理：（1）采用分層試樣進(jìn)行含碳球團(tuán)還原機(jī)理的研究方法；（2）采用分層試樣的研究結(jié)果，如含碳球團(tuán)還原過程中揮發(fā)分的析出規(guī)律、揮發(fā)分的還原作用、碳的還原作用等講座2三含碳球團(tuán)反應(yīng)過程動力學(xué)：（1）目前含碳球團(tuán)還原動力學(xué)的研究情況及存在的問題；（2）測量含碳球團(tuán)還原度的修正失重法講座2四含碳球團(tuán)反應(yīng)過程動力學(xué)：（3）快速加熱條件下含碳球團(tuán)還原動力學(xué)和含碳球團(tuán)熱重動力學(xué)講座2五含碳球團(tuán)在氧化性氣氛中的還原：（1）雙向氣固反應(yīng)理論及含碳球團(tuán)在氧化性氣氛中還原時的抗氧化機(jī)理講座2六含碳球團(tuán)在氧化性氣氛中的還原：（2）含碳球團(tuán)自熱還原時的還原和可燃性氣體燃燒供熱的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果；（3）介紹了含碳球團(tuán)自熱還原工藝過程進(jìn)行的過程分析結(jié)果。講座2七討論：含碳球團(tuán)轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝及限制該種工藝技術(shù)推廣所存在的