ロータリーキルンにおけるマグネシアフラックスペレットのリング形成機構に関する研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2397 (2023) この記事を引用

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この記事に対する著者の訂正は、2023 年 2 月 28 日に公開されました。

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リングの形成は、ロータリー キルンにおけるマグネシア フラックス ペレットの重要な問題であり、生産効率を大きく制限していました。 リングの原料はペレット粉末とフラックスです。 これに基づいて、ペレット粉末およびフラックスとの混合粉末の結合強度、溶融挙動および微細構造を調査した。 ペレット粉末のリング挙動に及ぼす塩基性度(R=CaO/SiO2)の影響を解析し、マグネシアフラックスペレットのリング形成機構を明らかにした。 その結果、練炭の結合強度が低いため、酸ペレット粉末はリングを形成しにくいことがわかりました。 フラックス混合後の結合プロセスの変化により、マグネシアフラックスペレット粉末はフェライトとより低い融点を有するケイ酸塩の液相を生成し、これがヘマタイトの拡散と再結晶を促進し、ブリケットの圧縮強度を高め、最終的にリングを形成させます。 さらに、マグネシアフラックスペレット粉末が破壊されやすい初期リングを形成するためには、焙焼温度を1200℃以下に制御する必要がある。

過剰な産業能力の精力的な削減と環境改修という二重の措置により、中国の鉄鋼産業は構造調整と高度化1の圧力にさらされ、鉄鋼企業はクリーンで効率的かつ高品質な発展路線に乗り出すことを余儀なくされた。 マグネシアフラックスペレットは、高品質、低エネルギー消費、環境保護を備えた高品質で効率的な高炉原料となっています2,3,4。 統計によると、焼結プロセスと比較して、ペレット化プロセスで数トンの製品から生成される汚染物質 CO2、SO2、NOx がそれぞれ 75%、53%、16% 削減され、ペレット化プロセスでのエネルギー消費量が 11.9% 削減されました5,6。 。 したがって、ペレット化プロセスは焼結プロセスよりも環境に優しいプロセスでした。

ペレットの製造プロセスには、主にシャフト炉、ベルトロースター、火格子ロータリーキルンが含まれます7、8、9。 火格子ロータリーキルンは、さまざまな加熱用燃料に対応しました10。 さらに、中国は石炭資源が豊富であり、その産出量はペレット総生産量の約 60％を占めている11。 火格子ロータリーキルンプロセスは、中国のペレット生産の主流の位置を占めていました。 しかし、ロータリーキルン法ではペレット製造時にリングが容易に形成されてしまいます。 特にマグネシアフラックスペレットの製造工程においては、短いサイクルでリングが頻繁に形成され、マグネシアフラックスペレットの工業的生産プロセスを著しく制限していた。

現時点では、ロータリーキルン内でマグネシア系フラックスペレットが形成するリングの成長挙動や形成機構に関する報告はほとんどなく、主にロータリーキルン内での酸ペレット、フラックスペレットと石炭および石炭灰との反応に焦点を当てている12,13。 14. 以前の研究では、ヘマタイトからペレットを製造する際のロータリーキルンのリングは、主に予熱されたペレット粉末と石炭灰から来ていることが示されています 15,16。 以前の研究者は、ロータリーキルン内でのFe2O3の再結晶化が不十分なため、純粋なペレット粉末ではリングを形成することが困難であるが、石炭灰は結合強度を強化することができ、混合粉末によって形成された最初のリングが破壊されにくくすることを示しました17,18。 、19。 セフィダリら。 は、石炭にバイオマスを添加することがロータリーキルンでのリング形成に及ぼす影響を研究し、リング形成の傾向と灰溶融粘度との関係を確立しました20。 低温でのリングの形成メカニズムは主に、未燃石炭粉末がヘマタイトをFeOに還元し、石炭灰と反応して低融点のケイ酸塩相を形成し、これにより低温で液相が生成され、ヘマタイト粒子の付着が促進されます。 高温でのリングの形成メカニズムは主にヘマタイトの結晶化と拡散であり、液相はリングの形成において二次的な役割を果たします17、20、21。