Recherche sur le mécanisme de formation d'anneaux de pastilles de flux magnésien dans un four rotatif

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 2397 (2023) Citer cet article

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Une correction de l'auteur à cet article a été publiée le 28 février 2023.

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La formation d'anneaux était un problème clé des boulettes de flux magnésien dans le four rotatif, ce qui limitait sérieusement l'efficacité de la production. La poudre de pellets et le flux étaient les matières premières de l'anneau. Sur cette base, la force de liaison, le comportement à la fusion et la microstructure de la poudre de granulés et de sa poudre mélangée avec du flux ont été étudiés. L'influence de la basicité (R = CaO/SiO2) sur le comportement cyclique de la poudre de pastilles a été analysée et le mécanisme de formation des anneaux des pastilles de flux magnésien a été clarifié. Les résultats ont montré qu'il n'était pas facile de former des anneaux en poudre de pastilles d'acide en raison de la faible force de liaison des briquettes. En raison des changements dans le processus de liaison après le mélange du flux, la poudre de flux magnésien a produit une phase liquide de ferrite et de silicate avec un point de fusion plus bas, ce qui a favorisé la diffusion et la recristallisation de l'hématite et amélioré la résistance à la compression des briquettes, puis a finalement provoqué la formation d'anneaux. De plus, il est nécessaire de contrôler la température de grillage en dessous de 1 200 °C, ce qui est une condition nécessaire pour que la poudre de pastilles de flux magnésien forme un anneau initial facile à détruire.

Avec la double mesure consistant à réduire vigoureusement la capacité industrielle excessive et à rénover l'environnement, l'industrie sidérurgique chinoise a été sous la pression d'un ajustement structurel et d'une modernisation1, ce qui a contraint les entreprises sidérurgiques à s'engager sur la voie d'un développement propre, efficace et de haute qualité. Les pastilles de flux magnésien sont devenues une matière première de haut fourneau de haute qualité et efficace avec une consommation d'énergie de haute qualité et faible et une protection de l'environnement2,3,4. Selon les statistiques, par rapport au processus de frittage, les polluants CO2, SO2 et NOx produits par des tonnes de produits lors du processus de granulation ont été réduits respectivement de 75 %, 53 % et 16 %, et la consommation d'énergie dans le processus de granulation a été réduite de 11,9 %5,6. . Par conséquent, le processus de granulation était plus respectueux de l’environnement que le processus de frittage.

Les processus de production de granulés comprenaient principalement le four à cuve, le torréfacteur à bande et le four rotatif à grille7,8,9. Le four rotatif à grille était compatible avec une variété de combustibles pour le chauffage10. De plus, la Chine est riche en ressources en charbon, dont la production représente environ 60 % de la production totale de pellets11. Le processus de four rotatif à grille occupait une position dominante dans la production de granulés en Chine. Cependant, le processus de four rotatif pourrait facilement former des anneaux lors de la production de pellets. En particulier dans le processus de production de pastilles de flux magnésien, des anneaux se formaient fréquemment dans un cycle court, ce qui a sérieusement limité le processus de production industrielle de pastilles de flux magnésien.

À l'heure actuelle, il existe peu de rapports sur le comportement de croissance et le mécanisme de formation de l'anneau formé par les boulettes fluxées magnésiennes dans le four rotatif, se concentrant principalement sur la réaction entre les boulettes acides, les boulettes fluxées et le charbon et les cendres de charbon dans le four rotatif12,13, 14. Des études antérieures ont montré que l'anneau du four rotatif lors de la production de pellets à partir d'hématite provient principalement de poudre de pellets préchauffée et de cendres de charbon 15,16. Des chercheurs précédents ont montré qu'il est difficile pour la poudre de granulés pure de former l'anneau en raison d'une recristallisation insuffisante du Fe2O3 dans le four rotatif, mais les cendres de charbon peuvent renforcer la force de liaison, ce qui rend l'anneau initial formé par une poudre mélangée difficile à détruire17,18. ,19. Sefidari et coll. ont étudié l'influence de l'ajout de biomasse dans le charbon sur la formation d'anneaux dans un four rotatif et ont établi la relation entre la tendance à la formation d'anneaux et la viscosité de fusion des cendres20. Le mécanisme de formation de l'anneau à basse température est principalement dû au fait que la poudre de charbon non brûlée réduit l'hématite en FeO et réagit avec les cendres de charbon pour former une phase de silicate à bas point de fusion, qui produit une phase liquide à basse température et favorise l'adhésion des particules d'hématite ; le mécanisme de formation de l'anneau à haute température est principalement la cristallisation et la diffusion de l'hématite, et la phase liquide joue un rôle secondaire dans la formation de l'anneau17,20,21.