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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

內蒙古科技大學稀土產業(yè)學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

內蒙古科技大學稀土產業(yè)學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階段與膨脹行為的關聯(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用。白云鄂博鐵精礦是包頭鋼鐵集團唯一的自產含鐵原料，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

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構演變?

研究結果

白云鄂博鐵精礦制備的球團礦在還原過程中經歷了三個階段。每個階段的反應機理和動力學參數(shù)不同，導致球團礦的還原膨脹行為差異顯著。通過分階段動力學調控——抑制碳沉積（階段Ⅰ）、優(yōu)化界面反應（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發(fā)展。

中環(huán)產品

可視化高溫形變分析儀，光學非接觸發(fā)測量材料燒結過程膨脹收縮。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。產品性能與國際同類產品相當，處于國內領先水平。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工藝或熱處理工藝，提高產品質量，降低生產成本。