《微波加熱流化複合場高碳錳鐵粉固相脫碳機理研究》是依託太原理工大學，由陳津擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：微波加熱流化複合場高碳錳鐵粉固相脫碳機理研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：陳津
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著鉻錳系不鏽鋼等低碳合金鋼的快速發展，錳鐵的脫碳問題日益受到冶金界的關注。由於錳的蒸氣壓相對較高，錳與氧的結合能較大，使得液相錳鐵脫碳受到嚴重影響。鑒於固相錳鐵脫碳能避免高溫下金屬錳的蒸發，近年來成為研究的熱點。微波加熱場具有增強固相反應離子擴散的作用，提高固相反應的速率。高碳錳鐵易於加工成粉，且具有較好的流化和吸波特性。採用微波加熱複合流化床，把微波體加熱場、微波電磁場和氣-固相流化場結合起來，可以改善和強化傳統流化床傳熱－脫碳的動力學條件。本工作重點是研究微波加熱複合場中高碳錳鐵粉固相脫碳機理及關鍵技術，包括制粉特性、微波加熱流化特性、脫碳溫度和時間、脫碳介質（CO2或/和水蒸氣）選擇以及脫碳產物的粘結與氧化條件。微波可在封閉體系中快速加熱高碳錳鐵粉，對物料無外來污染，加之脫碳氣體在微波加熱流化複合場中極易被極化和吸附，可提高固相脫碳反應速度，實現在較短的時間內達到物料的深度脫碳。
結題摘要
根據研究課題和試驗要求，設計並製造了一台微波加熱（攪拌）噴動流化試驗裝置，並進行了供氣系統和氣體加熱系統的配套，對高碳錳鐵粉進行了冷態流化試驗研究，在此基礎上進行了微波加熱高碳錳鐵粉（攪拌）噴動流化脫碳試驗研究，解決了高碳錳鐵粉高溫狀態下（800℃～900℃）噴動流化的粘結失流問題，探討了微波加熱（攪拌）噴動流化床的反應工程學規律；進行了內配碳酸鈣高碳錳鐵粉固相脫碳試驗研究以及和常規加熱固相脫碳的對比研究，研究了微波加熱內配碳酸鈣高碳錳鐵粉固相脫碳過程中介電常數、介電損耗、導磁係數、磁損耗之間的變化關係以及對物料升溫、脫碳過程的影響規律，研究了微波非熱效應對固相脫碳反應的促進作用，探討了微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳機理及固相脫碳動力學模型，建立微波加熱高碳錳鐵粉固相脫碳反應模型和巨觀動力學方程，測算巨觀脫碳動力學參數，研究脫碳速率的影響因素和控制條件。課題主要研究成果有：（1）塊狀高碳錳鐵易於球磨製粉，且高碳錳鐵粉具有良好的微波加熱特性和噴動流化性能；（2）微波加熱場具有增強固相脫碳反應離子擴散的作用，提高高碳錳鐵粉固相反應的脫碳速率；（3）微波加熱噴動攪拌流化床可以減弱高碳錳鐵粉在高溫噴動流化脫碳過程中的粘結失流現象。採用微波加熱攪拌噴動流化床，可以避免傳統噴動流化床傳熱不均勻－脫碳速率慢－易粘結失流的缺點，實現在較短的時間內高碳錳鐵粉的深度脫碳；（4）採用微波加熱攪拌噴動流化床，壓縮空氣作為高碳錳鐵粉的脫碳氣體，可以克服高碳錳鐵粉在氣－固流化脫碳過程中的粘結失流現象。試驗表明，高碳錳鐵粉在微波加熱攪拌噴動流化床中900℃保溫流化脫碳10min，攪拌噴動流化床腔內未粘結物料和底部粘結物料的脫碳率分別為38.28%和62.93%，攪拌噴動流化床腔外底部粘結物料的脫碳率為82.45%；（5）理論研究和試驗表明，微波加熱攪拌噴動流化床是一種較常規噴動流化床更為有效的強化固相脫碳的反應器。微波加熱攪拌噴動流化床的套用，不僅可以補充和完善冶金反應工程學理論，還可以發展成為一種新技術新工藝，在冶金、材料、化工及其廢氣處理利用等相關行業中得到廣泛套用。
