本文以巴西铁矿粉为流态化还原的主要对象,记录不同还原条件下还原后铁矿粉的数据,分析不同条件对巴西铁矿粉的影响,借助扫描电镜观察还原后矿粉的表面形貌,阐述矿粉黏结机理。通过正交实验法,探讨各因素对巴西铁矿粉还原影响的主次,最终获得最佳的操作参数。主要的实验结论如下:(1)不同还原条件下,流化床的流化状况各有不同,说明改变还原温度、还原时间、还原气体线速度、矿粉粒径等条件能起到改善流化状态的作用。通过简单的对比分析方法,得出常压下还原巴西铁矿粉的最佳操作参数为还原温度1023K、还原时间50min、还原气体线速度0.6m/s、矿粉颗粒粒径范围0.15mm~0.18mm。(2)通过预实验分析可以得出加压和添加碳粉可以改善流化床还原铁矿粉的流化状态。对于金属化率而言,选取的最佳工艺参数为还原温度1023K、气体线速度0.6m/s、还原时间70min、还原压力0.25MPa、添加碳粉质量分数2%、添加碳粉粒径4μm~7μm,影响金属化率的主要因素为还原温度;对于黏结比而言,选取的最佳工艺参数水平为添加碳粉质量分数6%、还原温度973K、添加碳粉粒径4μm~7μm、气体线速度0.6m/s、还原压力0.25MPa、还原时间30min,影响黏结比的主要因素为添加的碳粉质量。通过综合平衡法分析最佳操作参数:温度选取923K~1023K、还原气线速度选取0.6m/s、还原时间选取30min~50min、还原压力选取0.25MPa、碳粉颗粒粒径选取在4μm~7μm之间、碳粉质量含量取2%~6%。(3)铁矿粉颗粒在还原过程中的流化状态主要受还原动力学的影响,实验表明降低还原气体浓度、还原温度、还原气体线速度,可以明显降低还原速率,提高铁矿粉颗粒的流化性能。流化时间的变化与气固未反应核模型的动力学方程呈较好的拟合关系,表明流化时间的变化是由还原动力学决定的。(4)以澳矿、巴西矿、国王粉矿、纽曼矿、张庄矿、姑山矿6种铁矿粉为原料,通过热态可视流化床进行流化实验,得出在最佳操作参数下反应效果优异,说明最佳还原工艺有一定普适性。加碳粉改善了6种铁矿粉的流化状态,其中巴西矿、纽曼矿和国王粉矿黏结比下降最为明显,流化状态好;未加碳粉条件下,铁矿粉表面形成细长的铁晶须,互相勾连导致矿粉黏结;加碳粉条件下,矿粉表面形成细密的粒状金属小球,可抑制铁晶须的形成,降低铁矿粉间黏结力。