Quá trình khử nhiệt nhiệt của hỗn hợp hỗn hợp quặng sắt-than cốc thông qua gia nhiệt bằng vi sóng

Việc khử nhiệt lượng carbothermic của quặng sắt bằng cách sử dụng gia nhiệt bằng vi sóng là một cách tiếp cận sáng tạo đã thu hút sự chú ý trong các quy trình luyện kim. Phương pháp này liên quan đến việc sử dụng năng lượng vi sóng để tăng cường khử oxit sắt trong quặng, sử dụng than cốc làm chất khử. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này, làm nổi bật hiệu quả và lợi ích môi trường của các quy trình hỗ trợ vi sóng.

Những phát hiện chính

1. Mức độ giảm:
   • Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng hỗn hợp tự khử quặng sắt và than cốc có thể đạt được mức độ khử vượt quá 60% khi được gia nhiệt bằng lò vi sóng. Mức độ giảm bị ảnh hưởng chủ yếu bởi thời gian phản ứng, tiếp theo là công suất vi sóng và hàm lượng than cốc
2. Cơ chế gia nhiệt:
   • Gia nhiệt bằng vi sóng mang lại một số lợi thế so với các phương pháp thông thường, bao gồm tốc độ gia nhiệt cao hơn và tạo ra các vết nứt vi mô trong các hạt quặng. Những vết nứt nhỏ này tạo điều kiện cho dòng khí chảy tốt hơn trong quá trình khử, nâng cao hiệu quả tổng thể
3. Profile Nhiệt độ:
   • Nhiệt độ bên trong của các mẫu trong quá trình xử lý vi sóng có thể lên tới 1200°C, đủ cho các phản ứng khử hiệu quả. Quá trình này được kiểm soát về mặt hóa học và được điều chỉnh bởi các bước khí hóa, đặc biệt là thông qua phản ứng Boudouard
4. Động học và cơ chế:
   • Động học của quá trình khử chỉ ra rằng nó được kiểm soát về mặt hóa học, với những đóng góp đáng kể từ quá trình khí hóa các nguồn carbon. Sự gia nhiệt nhanh chóng do vi sóng cung cấp cho phép tốc độ phản ứng nhanh hơn so với các phương pháp truyền thống, dẫn đến quá trình xử lý sạch hơn và giảm lượng khí thải CO2
5. Thay đổi cấu trúc vi mô:
   • Phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy gang được tạo ra trong các quá trình này xuất hiện ở nhiều dạng khác nhau, bao gồm râu và giọt kim loại. Sự đa dạng cấu trúc vi mô này là dấu hiệu của các tương tác phức tạp xảy ra trong quá trình gia nhiệt bằng vi sóng

Cân nhắc về môi trường

Sự chuyển đổi sang các quy trình giảm hỗ trợ vi sóng phù hợp với các nỗ lực toàn cầu để giảm lượng khí thải carbon trong sản xuất thép. Bằng cách giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiệt độ cao điển hình trong các lò cao thông thường, công nghệ vi sóng trình bày một giải pháp thay thế sạch hơn có thể sử dụng vật liệu thải một cách hiệu quả, chẳng hạn như bụi luyện thép

Kết luận

Việc khử nhiệt lượng carbothermic của vật liệu tổng hợp quặng sắt-than cốc bằng cách sử dụng gia nhiệt bằng vi sóng thể hiện một tiến bộ đầy hứa hẹn trong thực hành luyện kim. Với khả năng nâng cao hiệu quả giảm thiểu đồng thời giảm tác động đến môi trường, phương pháp này có thể đóng một vai trò quan trọng trong tương lai của sản xuất thép bền vững. Nghiên cứu liên tục về tối ưu hóa các thông số như mức công suất và thành phần vật liệu sẽ nâng cao hơn nữa khả năng ứng dụng của nó trong môi trường công nghiệp.