Ricerca sul meccanismo di formazione dell'anello dei pellet di flusso magnesiaco nel forno rotante

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2397 (2023) Citare questo articolo

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Una correzione dell'autore a questo articolo è stata pubblicata il 28 febbraio 2023

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La formazione di anelli era un problema chiave dei pellet di flusso di magnesio nei forni rotanti, che limitava seriamente l'efficienza della produzione. La polvere di pellet e il flusso erano le materie prime dell'anello. Sulla base di ciò, sono stati studiati la forza di legame, il comportamento di fusione e la microstruttura della polvere di pellet e della sua polvere miscelata con il fondente. È stata analizzata l'influenza della basicità (R = CaO/SiO2) sul comportamento dell'anello dei pellet in polvere ed è stato chiarito il meccanismo di formazione dell'anello dei pellet con flusso magnesiaco. I risultati hanno mostrato che la polvere di pellet acido non era facile da formare anelli a causa della minore forza di adesione delle bricchette. A causa dei cambiamenti nel processo di legame dopo la miscelazione del flusso, la polvere di pellet di flusso magnesiaco ha prodotto una fase liquida di ferrite e silicato con un punto di fusione inferiore, che ha promosso la diffusione e la ricristallizzazione dell'ematite e una maggiore resistenza alla compressione delle bricchette, quindi alla fine ha causato la formazione di anelli. Inoltre, è necessario controllare la temperatura di tostatura al di sotto di 1200 °C, che è una condizione necessaria affinché la polvere di pellet di flusso di magnesio formi un anello iniziale facile da distruggere.

Con la duplice misura di drastica riduzione della capacità industriale eccessiva e di rinnovamento ambientale, l’industria siderurgica cinese si è trovata sotto la pressione di adeguamenti e miglioramenti strutturali1, che hanno costretto le imprese siderurgiche a intraprendere un percorso di sviluppo pulito, efficiente e di alta qualità. Il pellet di flusso magnesiaco è diventato una materia prima d'altoforno di alta qualità ed efficienza con un consumo energetico basso e di alta qualità e protezione ambientale2,3,4. Secondo le statistiche, rispetto al processo di sinterizzazione, gli inquinanti CO2, SO2 e NOx prodotti da tonnellate di prodotti nel processo di pellettizzazione sono stati ridotti rispettivamente del 75%, 53% e 16% e il consumo energetico nel processo di pellettizzazione è stato ridotto dell'11,9%5,6 . Pertanto, il processo di pellettizzazione era più rispettoso dell’ambiente rispetto al processo di sinterizzazione.

I processi di produzione del pellet comprendevano principalmente forni a tino, tostatori a nastro e forni rotanti a griglia7,8,9. Il forno rotante a griglia era compatibile con una varietà di combustibili per il riscaldamento10. Inoltre, la Cina è ricca di risorse di carbone, con una produzione che rappresenta circa il 60% della produzione totale di pellet11. Il processo del forno rotante a griglia occupava una posizione dominante nella produzione di pellet in Cina. Tuttavia, il processo del forno rotante potrebbe facilmente formare anelli nella produzione di pellet. Soprattutto nel processo di produzione dei pellet di flusso magnesiaco, gli anelli si formavano frequentemente in un ciclo breve, il che ha seriamente limitato il processo di produzione industriale dei pellet di flusso magnesiaco.

Al momento, ci sono pochi rapporti sul comportamento di crescita e sul meccanismo di formazione dell'anello formato da pellet di magnesio nel forno rotante, concentrandosi principalmente sulla reazione tra pellet di acido, pellet con fondente e carbone e ceneri di carbone nel forno rotante12,13, 14. Studi precedenti hanno dimostrato che l'anello del forno rotante durante la produzione di pellet di ematite proviene principalmente da polvere di pellet preriscaldata e ceneri di carbone 15,16. Precedenti ricercatori hanno dimostrato che è difficile per la polvere di pellet pura formare l'anello a causa dell'insufficiente ricristallizzazione di Fe2O3 nel forno rotante, ma la cenere di carbone può rafforzare la forza del legame, rendendo difficile la distruzione dell'anello iniziale formato da polvere mista17,18 ,19. Sefidari et al. hanno studiato l'influenza dell'aggiunta di biomassa nel carbone sulla formazione dell'anello nel forno rotante e hanno stabilito la relazione tra la tendenza alla formazione dell'anello e la viscosità di fusione delle ceneri20. Il meccanismo di formazione dell'anello a bassa temperatura è principalmente dovuto al fatto che la polvere di carbone incombusto riduce l'ematite a FeO e reagisce con le ceneri di carbone per formare una fase silicata con basso punto di fusione, che produce fase liquida a bassa temperatura e favorisce l'adesione delle particelle di ematite; il meccanismo di formazione dell'anello ad alta temperatura è principalmente la cristallizzazione e la diffusione dell'ematite, e la fase liquida gioca un ruolo secondario nella formazione dell'anello17,20,21.