生物質(zhì)焦油與鐵礦粉共熱解直接還原煉鐵研究.pdf

1、焦油問(wèn)題一直是制約生物質(zhì)高值化利用的瓶頸問(wèn)題。焦油的存在不僅會(huì)降低氣化效率，造成能量浪費(fèi)，其在輸氣管道中冷凝與不完全燃燒還會(huì)導(dǎo)致磨損和腐蝕，影響氣化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在綜述國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)焦油脫除及催化劑研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文創(chuàng)新性地提出將焦油裂解與鐵礦還原相耦合，利用鐵氧化物的氧化作用以及還原金屬鐵的催化作用促進(jìn)焦油降解轉(zhuǎn)化，同時(shí)強(qiáng)化鐵礦還原，從而為生物質(zhì)焦油高值化利用及鋼鐵行業(yè)“綠色煉鐵”提供一條新的科學(xué)思路。
　　由于生物質(zhì)

2、焦油成分復(fù)雜，本文選取香草醛、萘、鄰苯二酚具有代表性組分作為焦油模型化合物，開(kāi)展焦油降解耦合鐵礦還原的實(shí)驗(yàn)研究，探討不同因素（焦油組分、裂解溫度、物料配比、鐵礦粉粒徑）對(duì)耦合反應(yīng)過(guò)程的影響規(guī)律，明確焦油降解與鐵礦還原的最優(yōu)匹配關(guān)系;運(yùn)用Coats-Redfern積分法對(duì)熱重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合計(jì)算，求得不同反應(yīng)過(guò)程的相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。得到以下結(jié)論:
　　(1)單因素實(shí)驗(yàn)中，提高反應(yīng)溫度，焦油模型化合物轉(zhuǎn)化率以及相應(yīng)的鐵礦還原度均隨之

3、逐漸增加;焦油模型化合物與鐵礦粉的物料配比在0.6～1.4范圍內(nèi)，改變物料配比，焦油模型化合物轉(zhuǎn)化率及鐵礦粉還原度均呈先增加后減少的趨勢(shì);選取不同粒徑范圍的鐵礦粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示鐵礦粉粒徑對(duì)萘轉(zhuǎn)化率影響顯著，而對(duì)香草醛與鄰苯二酚轉(zhuǎn)化率影響甚微。
　　相同條件對(duì)比三種模型化合物的裂解實(shí)驗(yàn)，可以得出鐵礦粉對(duì)三種模型化合物的催化活性大小為萘＞香草醛＞鄰苯二酚，三種模型化合物參與反應(yīng)得到的還原鐵產(chǎn)品，其還原度大小為萘＞香草醛＞鄰苯二酚。

4、
　　(2)通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得出焦油模型化合物降解耦合鐵礦還原的最佳工況參數(shù)。①香草醛:裂解溫度900℃，裂解時(shí)間40min，鐵礦粉粒徑＜74μm，物料配比1.2。此實(shí)驗(yàn)條件下，香草醛轉(zhuǎn)化率與鐵礦粉還原度均達(dá)到最大值，分別為70.0％、48.7％。②萘:裂解溫度800℃，裂解時(shí)間40min，鐵礦粉粒徑98μm～200μm，物料配比0.8，此條件下萘的轉(zhuǎn)化率為74.9％，鐵礦粉還原度37.4％。③鄰苯二酚:裂解溫度900℃，裂解時(shí)間40

5、min，鐵礦粉粒徑＜74μm，物料配比1.2，此條件下鄰苯二酚轉(zhuǎn)化率與鐵礦粉還原度均達(dá)到最大值分別為39.7％、19.3％。
　　(3)運(yùn)用Coats-Redfern積分法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，得出相關(guān)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。香草醛、萘、鄰苯二酚的反應(yīng)級(jí)數(shù)分別為0.8、1.0、0.6。相近溫度區(qū)間內(nèi)，三種焦油組分在鐵礦粉作用下裂解反應(yīng)的表觀活化能大小為E（鄰苯二酚）＞E（香草醛）＞E（萘），說(shuō)明三種物質(zhì)催化裂解過(guò)程溫度敏感度和裂解難度依次降低