氢基预还原铬铁矿的还原进程与固结机理研究

李越; 张延玲; 武绍文; 马立群

doi:10.13374/j.issn2095-9389.2025.04.30.003

工程科学学报 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (2) : 293 -302. DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2025.04.30.003

氢基预还原铬铁矿的还原进程与固结机理研究

李越, 张延玲, 武绍文, 马立群

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摘要

铬铁矿预还原是铬铁合金生产过程中减污降碳的重要手段，当前铬铁矿预还原仍采用配碳球团氧化焙烧的方法，能耗和碳排放居高不下，因此在“双碳”背景下，铬铁矿氢基预还原工艺路线的开发意义重大.本研究通过在水平管式炉中对铬铁矿球团进行不同条件下的恒温还原，深入分析了氢基还原焙烧铬铁矿过程中球团的还原进程和固结机理，结果表明：在铬铁矿还原中，还原温度、还原时间、H₂∶CO比率与铁的金属化率和脱氧率成正比；当铬铁矿球团在温度为1300℃的纯H₂条件下还原3 h后，Fe的金属化率达到85.9%. X射线衍射和扫描电子显微镜结果显示，铬铁矿矿相结构为复杂尖晶石结构（Mg,Fe）(Cr, Fe, Al)₂O₄，其中Fe³⁺位点的Fe原子优先被还原，而仅有少量的Cr原子被还原，表明H₂对Cr的还原能力较弱.还原后的球团强度随着铁金属化率的增加呈现先升高后降低的趋势，铁金属化率的升高降低了粘结相中Fe²⁺的比率，使球团中粘结相的熔点升高，颗粒间粘结力下降，导致球团强度降低.球团强度主要受高温条件下熔融金属Fe和粘结相的粘结作用影响.当还原温度保持在1200℃以上时，球团的平均强度高于1000 N，满足球团入炉的强度要求.该研究有望为铬铁矿氢基预还原工艺路线的开发提供理论支撑.