Pesquisa sobre o mecanismo de formação de anel de pelotas de fluxo magnesiano em forno rotativo

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 2397 (2023) Citar este artigo

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Uma correção do autor a este artigo foi publicada em 28 de fevereiro de 2023

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A formação de anéis era um problema chave dos pellets de fluxo magnesiano em forno rotativo, o que limitava seriamente a eficiência da produção. Pellet em pó e fluxo eram as matérias-primas do anel. Com base nisso, foram investigados a resistência de ligação, o comportamento de fusão e a microestrutura do pó pellet e seu pó misturado com fluxo. A influência da basicidade (R = CaO/SiO2) no comportamento do anel do pó de pellets foi analisada, e o mecanismo de formação de anéis dos pellets de fluxo magnesiano foi esclarecido. Os resultados mostraram que o pó de pellet ácido não era fácil de formar anéis devido à menor resistência de ligação dos briquetes. Devido a mudanças no processo de ligação após a mistura do fluxo, o pó de pellet de fluxo magnesiano produziu fase líquida de ferrita e silicato com ponto de fusão mais baixo, o que promoveu a difusão e recristalização da hematita e aumentou a resistência à compressão dos briquetes, finalmente causando a formação de anéis. Além disso, é necessário controlar a temperatura de torra abaixo de 1200 °C, que é uma condição necessária para que o pó do pellet de fluxo magnesiano forme um anel inicial que seja fácil de ser destruído.

Com as medidas duplas de corte vigoroso da capacidade industrial excessiva e renovação ambiental, a indústria siderúrgica da China ficou sob a pressão do ajustamento estrutural e da modernização1, o que forçou as empresas siderúrgicas a embarcar na rota de desenvolvimento limpo, eficiente e de alta qualidade. A pelota de fluxo magnesiano tornou-se uma matéria-prima de alto-forno de alta qualidade e eficiência, com alto grau, baixo consumo de energia e proteção ambiental2,3,4. Segundo as estatísticas, em comparação com o processo de sinterização, os poluentes CO2, SO2 e NOx produzidos por toneladas de produtos no processo de pelotização foram reduzidos respectivamente em 75%, 53% e 16%, e o consumo de energia no processo de pelotização foi reduzido em 11,9%5,6 . Portanto, o processo de pelotização foi mais ecológico do que o processo de sinterização.

Os processos de produção de pelotas incluíram principalmente forno de cuba, torrador de correia e forno rotativo de grelha7,8,9. O forno rotativo de grelha era compatível com uma variedade de combustíveis para aquecimento10. Além disso, a China é rica em recursos de carvão, com uma produção que representa cerca de 60% da produção total de pellets11. O processo de forno rotativo de grelha ocupou uma posição dominante na produção de pelotas da China. No entanto, o processo de forno rotativo poderia facilmente formar anéis na produção de pelotas. Especialmente no processo de produção de pelotas de fluxo magnesiano, os anéis foram formados frequentemente em um ciclo curto, o que limitou seriamente o processo de produção industrial de pelotas de fluxo magnesiano.

Atualmente, existem poucos relatos sobre o comportamento de crescimento e mecanismo de formação do anel formado por pelotas fundidas magnesianas no forno rotativo, focando principalmente na reação entre pelotas ácidas, pelotas fundidas e carvão e cinzas de carvão no forno rotativo 12,13, 14. Estudos anteriores mostraram que o anel do forno rotativo durante a produção de pelotas de hematita vem principalmente de pó de pelotas pré-aquecidas e cinzas de carvão 15,16. Pesquisadores anteriores mostraram que é difícil para o pó puro formar o anel devido à recristalização insuficiente de Fe2O3 no forno rotativo, mas as cinzas de carvão podem fortalecer a resistência da ligação, o que torna difícil a destruição do anel inicial formado pelo pó misto . ,19. Sefidari et al. estudaram a influência da adição de biomassa ao carvão na formação de anéis em forno rotativo e estabeleceram a relação entre a tendência de formação de anéis e a viscosidade de fusão das cinzas . O mecanismo de formação do anel em baixa temperatura é principalmente que o pó de carvão não queimado reduz a hematita a FeO e reage com as cinzas de carvão para formar a fase de silicato com baixo ponto de fusão, que produz a fase líquida em baixa temperatura e promove a adesão das partículas de hematita; o mecanismo de formação do anel em alta temperatura é principalmente a cristalização e difusão da hematita, e a fase líquida desempenha um papel secundário na formação do anel .