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【用戶成果】可視化帶你探秘鐵礦球團還原膨脹行為

內(nèi)蒙古科技大學(xué)稀土產(chǎn)業(yè)學(xué)院柴軼凡教授團隊在期刊《ACS?Omega》上發(fā)表了題為“Kinetics?of?Reduction?in?Stages?of?Pellets?Prepared?from?the?Bayan?Obo?Iron?……

2025-07-10

DOI：10.1021/acsomega.1c06563

內(nèi)蒙古科技大學(xué)稀土產(chǎn)業(yè)學(xué)院柴軼凡教授團隊在期刊《ACS Omega》上發(fā)表了題為“Kinetics of Reduction in Stages of Pellets Prepared from the Bayan Obo Iron Ore Concentrate”的論文。研究分析了氧化鐵還原鐵礦的不同動力學(xué)階段與膨脹行為的關(guān)聯(lián)分析。

研究背景

白云鄂博鐵精礦是包頭鋼鐵集團唯一的自產(chǎn)含鐵原料，但其含有K、Na、F等有害元素，對球團礦的還原膨脹性能影響較大，限制了其在球團礦制備過程中的高比例應(yīng)用。白云鄂博鐵精礦是包頭鋼鐵集團唯一的自產(chǎn)含鐵原料，但其含有K、Na、F等有害元素，對球團礦的還原膨脹性能影響較大，限制了其在球團礦制備過程中的高比例應(yīng)用。

研究方法

◆?材料組成：

該鐵精礦Fe含量為65.06%，含量為CaO-1.95%和和SiO-22.78%。

◆ 分階段還原設(shè)計

1)階段Ⅰ：Fe?O? → Fe?O?（400-600℃, CO 20-40%）

2)階段Ⅱ：Fe?O? → FeO（800-900℃, CO 60%）

3)階段Ⅲ：FeO → Fe（800-900℃, CO 100%）

◆ 原位表征技術(shù)

1)熱重分析：實時檢測還原度

2)投影面積法：量化膨脹指數(shù)RSI

使用天津中環(huán)電爐的可視化高溫變形分析儀TA-16A用于記錄球團在各還原階段的投影面積變化，其原理是通過球團還原過程中投影面積的變化來表征球團的還原膨脹指數(shù)（RSI）。

3)SEM?-?EDS：觀察碳沉積及微觀結(jié)構(gòu)演變?

研究結(jié)果

白云鄂博鐵精礦制備的球團礦在還原過程中經(jīng)歷了三個階段。每個階段的反應(yīng)機理和動力學(xué)參數(shù)不同，導(dǎo)致球團礦的還原膨脹行為差異顯著。通過分階段動力學(xué)調(diào)控——抑制碳沉積（階段Ⅰ）、優(yōu)化界面反應(yīng)（階段Ⅱ）、加速擴散（階段Ⅲ），可顯著改善膨脹問題，推動高比例球團冶煉技術(shù)發(fā)展。

中環(huán)產(chǎn)品

可視化高溫形變分析儀，光學(xué)非接觸發(fā)測量材料燒結(jié)過程膨脹收縮。材料在變溫過程中形狀、尺寸及物態(tài)變化在線實時觀測，并通過智能化數(shù)據(jù)采集與圖像處理系統(tǒng)給出直觀、準確的數(shù)據(jù)及圖形報告。產(chǎn)品性能與國際同類產(chǎn)品相當，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。可視化高溫形變分析儀用于材料研發(fā)與制造，有助于精確制定材料燒結(jié)工藝或熱處理工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。