超高料层双层烧结富氧强化及烟气排放行为研究

针对超高料层双层烧结矿强度低的问题,采用富氧方法强化双层烧结。研究富氧浓度和燃料用量对烧结矿产质量的影响,分析普通双层烧结和富氧强化双层烧结的烧结矿主要矿物组成和微观结构,研究两者烧结烟气中O_(2)、CO_(2)和CO的排放行为。研究结果表明:富氧方法能明显强化超高料层双层烧结,大幅度提高烧结矿成品率和转鼓强度;二次点火后对料层进行富氧,氧气体积分数为25%,烧结矿成品率、转鼓强度、利用系数和固体燃耗分别为69.06%、66.40%、2.09t/(m^(2)∙h)和53.79kg/t,与普通双层烧结指标相比,成品率、转鼓强度和利用系数分别提高4.11%、7.73%、0.18t/(m^(2)∙h),固体燃耗降低3.23kg/t;富氧使烧结矿中磁铁矿氧化充分,铁酸钙大量生成,烧结矿结构均质、紧密;富氧增大烧结烟气O_(2)质量分数,可有效解决下部料层缺氧问题,提高燃料燃烧效率,减少CO排放量。

钒钛磁铁矿带式焙烧机球团质量提升工艺研究及实践

攀钢西昌带式焙烧机生产线是国内第一条钒钛矿带式焙烧机球团生产线,投产后成品球平均抗压强度偏低,单个成品球团矿平均抗压强度≥1950 N。本文从原料结构、造球工序、带式焙烧机工艺操作等方面分析原因,采取的优化措施包括:控制原料中TiO_(2)质量分数≤12%、V_(2)O_(5)质量分数≤1%、Al_(2)O_(3)质量分数<2.0%、MgO质量分数<1.8%,精矿粒度-200目占比75%~80%,碱度应控制0.6倍左右,膨润土配比应适当降低至1.2%~1.4%,生球粒度10~12.5 mm占比≥60%;重力除尘灰配比>1.5%,或者烧结机头除尘灰配比>1.5%;焙烧机工艺操作制度为鼓干段温度300~330℃、抽干段温度370~390℃、预热温度梯度500℃→1200℃、焙烧段温度1230~1240℃、大烟罩内氧质量分数17.3%~18.0%。工艺优化后,单个球团平均抗压强度约2348 N,达到了考核指标;排放烟气中烟尘含量2.54 mg/Nm^(3)、SO_(2)含量3.13 mg/Nm^(3)、NO_(x)含量41.42 mg/Nm^(3)、基准氧含量17.54%,均满足国家排放标准。

带式焙烧机配建200万吨磨矿生产线设计特点

介绍了某200万吨/a带式焙烧机球团磨矿生产线的设计特点。通过对原矿特性和球团生产需求的研究,确定采用先进的两段湿式闭路磨矿生产工艺,最终产品为粒度-200目以下≥95%,水分≤9%的赤铁精矿。设计过程中,集成应用了多项先进设备,如溢流型球磨机、立磨机、高效浓密机、快开板框压滤机等,并充分考虑了节能环保因素,生产能耗低,噪音污染小,无生产污水和固体废弃物外排。本工程的建成为带式焙烧机生产的原料供应提供了新的思路。

首钢长钢低碱度烧结矿冶炼生产实践

近年来,在原燃料基础和装备调件下,首钢长钢炼铁厂逐步摸索出适合自身条件下的较低碱度烧结矿,碱度基本长期维持在1.7±0.08左右,炉料结构长期维持在烧结矿83%+球团矿5%+生矿12%,通过加强烧结过程管控、优化高炉上下部调节、强化出铁管理等措施,2座高炉均实现了长期安全稳定运行2 000 d以上的良好记录,连续多年实现生铁成本行业排名前10名的记录,最好时行业排第3名。

马钢烧结点火技术的升级与应用

马钢烧结380 m^(2)烧结机采用新型幕帘式点火炉,实现了在配备有无热源保温罩的前提下,提升点火效果,改善烧结矿的质量。并在此基础上进行了点火炉保温炉炉膛负压的技术调整,实现了保温炉炉温平衡,解决了表层烧结矿开裂等一系列难题。实现了焦炉、转炉煤气单独点火情况下的点火强度自动控制系统的开发。

烧结料面喷洒蒸汽对烧结矿产质量及CO排放的影响

根据国内某烧结厂现场原料条件,采用烧结杯装置进行了烧结料面喷洒蒸汽实验,研究了蒸汽喷洒总量、喷洒流量、喷洒压力、喷洒时刻对烧结矿产质量指标及CO排放的影响。结果表明:喷洒蒸汽后烧结矿成品率、转鼓指数提高,固体燃耗降低,垂直烧结速度下降;在点火6 min后喷洒蒸汽,喷洒流量0.02 m3/min,喷洒压力0.2 MPa,喷洒总量240 g条件下,烧结矿产质量指标最优,成品率为73.23%、转鼓指数为67.20%、固体燃耗为61.05 kg/t;在点火8 min后喷洒相同参数蒸汽时,CO减排效果最佳,相对于基准减少了19.06%。

铁矿氧化球团低温还原粉化性能的影响因素评述

在高炉和气基竖炉工艺中,为使炉况良好,应保证上升还原气能快速且均匀地穿过料柱,而含铁炉料的低温还原粉化和还原膨胀是恶化料柱透气性的两大主要原因.本文主要综述了影响铁矿氧化球团低温还原粉化性能的因素,并在此基础上讨论了改善球团矿低温还原粉化性能的主要措施.影响球团矿低温还原粉化性能的主要因素包括:球团矿的化学成分(碱度、SiO_(2)、MgO、Al_(2)O_(3)含量等)、物相组成、微观结构和碳沉积等.在实际生产中,可以通过优化球团矿成分(适当提高碱度或MgO含量等)和固结形式(发展部分液相固结)、调控球团矿孔隙结构(喷洒或涂层降低球团孔隙率)等来降低还原速率,减少还原过程产生的内应力,从而改善球团矿的低温还原粉化性能.

烧结矿预冷却技术及装备研究

为了对烧结矿的高品质余热进行充分回收利用,提升环冷机布料的均匀性和热量分布的合理性,进一步提高烧结矿显热回收效率,本文使用可实现烧结矿冷却和高品质余热回收的预冷却装置取代现有烧冷系统中的给料溜槽,并引入可提高换热效率和余热品位的气固逆流换热方式,形成烧结矿预冷却技术。同时,对预冷却装置进行结构设计,基于Fluent和EDEM仿真平台,对比分析两种不同结构方案装置内部的气流分布、料层阻力以及物料流动情况,并对装置的换热效果进行验证,从而获得最佳的预冷却装置结构方案和运行参数。烧结矿预冷却技术及装备在湘潭钢铁集团有限公司360 m^(2)烧结机1.5 a的实际运行经验表明,该技术可改善环冷机布料的平整度,将余热锅炉蒸汽产量由34 t/h提升至40 t/h左右,显著提高了烧结矿显热的回收效率。

基于卷积神经网络的烧结成品率预测

成品率是综合反映烧结矿产量、质量和能耗的关键性指标。针对成品率检测存在滞后性问题,以烧结机尾断面图像作为输入,通过卷积神经网络拟合断面图像与成品率的关系,实现烧结成品率的在线预测。根据烧结机尾断面红外图像的特点,采用DenseNet网络结构的卷积神经网络作为建模方法,并以多尺度稠密连接块对网络结构进行改进,在同一层网络中提取多尺度、图像信息,通过拟合高维图像特征与烧结成品率之间的关系,实现成品率的准确预测。采用国内某大型钢铁生产企业的机尾断面图像和成品率数据对模型进行验证。研究结果表明:所提出的改进DenseNet网络在烧结成品率预测问题上具有较强的拟合和泛化能力,定义成品率预测值与实际值绝对误差在±2.8%的区间范围内为命中目标,模型命中率达92.66%,且均方根误差仅为1.76%,可为生产工艺参数的优化调控提供依据。

铜渣尾矿团粒过程黏结剂筛选及黏结机理

为减少铜渣尾矿资源化利用过程的粉尘和烟气,以铜渣尾矿为原料,以羧甲基纤维素钠(CMC)、膨润土、水玻璃单独或复配为黏结剂制备铜渣球团,通过落下强度、抗压强度和生球爆裂温度考察黏结剂的成球效果,借助扫描电镜、红外光谱和Zeta电位测试分析球团内部微观形貌、吸附特征和表面电位变化。结果表明:3种黏结剂均可实现铜渣尾矿的团粒化黏结;黏结剂单独使用时,CMC配量应大于0.20%,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC与膨润土或水玻璃复配,CMC配量0.1%时,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC配量为0.15%时,膨润土配量应大于1.5%,水玻璃配量应大于2.0%。添加黏结剂后,球团内部结构更加紧凑,空间结构更加牢固;铜渣尾矿颗粒表面Zeta电位降低,亲水性提高,促进了颗粒间的吸附作用进而提高球团质量。

程潮铁精矿带式磁选提质试验研究

针对氢基还原竖炉所需高品位铁精矿原料短缺问题,对程潮铁精矿进行磁滚筒精选、弱磁选—磁选柱精选以及带式磁选机精选提质研究。结果表明,在磨矿细度为-0.037 mm占85%时,采用两段带式磁选流程,可以得到TFe品位为70.16%、产率为87.33%、TFe回收率为92.51%的精矿产品;优化带式磁选参数并额外新增一排清洗水出水口进行磁选,得到精矿TFe品位为70.78%、产率为45.71%,尾矿TFe品位为62.40%、产率为54.29%。带式磁选精选2个流程均能获得TFe品位符合要求的精矿产品,且额外新增一排清洗水出水口的流程得到的尾矿产品可以直接利用。本研究可为国内优质磁铁精矿提质制备高品位铁精矿提供参考。

预造球强化难制粒精矿烧结工艺

随着进口铁矿石价格的增长,充分利用廉价的难处理铁矿资源成为钢铁企业降本增效的关键。本文针对难制粒精矿在烧结中利用率低的问题,在复合造块法的基础上开发了预造球工艺,显著提高了难制粒精矿的配入量,有效改善了制粒效果与烧结产、质量指标。研究表明,在难制粒精矿配比达到36%时,采用预造球制粒可以使准颗粒平均粒径提高1.53 mm,透气性指数提高0.17。在此基础上,垂直烧结速度提高13.97 mm/min,利用系数提高0.815 t/(m^(2)·h),转鼓强度提高3.39%。预造球烧结中,由于难制粒精矿的分离,常规制粒料部分的制粒性能得到优化,局部碱度得到提高,形成大量的针柱状铁酸钙。在常规制粒料与球团料交界处固相固结与液相固结同时存在,铁酸钙与铁氧化物相互交织,形成球团嵌入式分布的成品矿结构,具有良好的成矿效果和强度性能。

磷矿粉球团冷固结成型试验及机械性能的影响因素

针对磷矿粉矿无法直接入炉冶炼黄磷的问题,本文采用磷矿粉冷固结成型方法来制备磷矿粉球团,研究黏结剂用量、水分添加量、成型压力和烧结温度对磷矿粉球团落下强度和抗压强度的影响。研究结果表明:球团的抗压强度和落下强度随黏结剂用量的增加而升高,随成型压力的增加呈现先升高后降低,随水分质量分数的增加呈现先升高后降低,抗压强度随着烧结温度的升高而升高;在黏结剂用量为0.4%、水分质量分数为8%、成型压力为11 MPa条件下制备的磷矿粉生球团的抗压强度可达148.46 N/P,落下强度达46次/(0.5 m);在1200℃下烧结2 h后,磷矿球团的抗压强度可达966 N/P,且经跌落破碎后无粉化现象。本文旨在弥补富磷矿块矿资源的不足,并为进一步促进磷矿粉矿在黄磷生产中的应用提供参考。

带式焙烧机均匀布料研究与应用

为适应绿色低碳钢铁冶炼目标,球团大型化生产成为必然需求。由于带式焙烧机料层较厚,且焙烧过程球团处于静态,为保证成品球质量,生球的均匀布料就显得尤为重要。本文通过研究带式焙烧机布料原理和布料工艺设备参数,确定其合理的布料方式。研究结果表明:梭车和摆头皮带机布料均存在生球落下次数多、布料不均匀等问题;往复式布料器布料能够减少生球落下次数,且能够实现单向布料,快速换向,从而保证均匀布料。通过参数计算,得出504 m^(2)带式焙烧机合理的布料方式为往复式布料器+宽皮带机布料,卸料小车移动速度和皮带运行速度均应控制在0.65 m/s,宽皮带机运行速度应控制在0.12 m/s。生产实践表明在该布料方式下,布料轨迹整齐,台车料面平整,成品球强度均匀,达到了预期的研究目标。

高炉布袋灰预制粒对烧结过程的影响

针对烧结过程添加高炉布袋灰引起烧结矿过程和有害元素含量增加的问题,本文进行了高炉布袋灰预制粒和烧结参数变化对烧结过程和Zn、K及Na元素脱除率的影响规律的研究。结果表明,对高炉布袋灰进行预制粒获得的小球,能够满足烧结配料的基本要求。随着布袋灰小球配加量增加,烧结温度升高,烧结时间延长,垂直烧结速率下降,烧结矿转鼓指数和成品率先增加而后下降,Zn、K及Na元素脱除率先增加后逐渐降低。布袋灰小球与炉箅子距离的增加,对烧结矿的各项指标影响不大,但Zn元素的脱除率降低明显。布袋灰小球配碳量、碱度和烧结负压的变化对Zn、K及Na元素脱除率影响较小。布袋灰小球用于烧结的适宜工艺参数:碱度为1.93,尺寸为3.8 mm,小球配比为4%,在料层中位置距炉箅子100 mm,烧结负压为10 kPa。

500m^(2)烧结机强化混匀技术研究与应用

针对实际生产中,当混合机填充率无法达到设计水平以及混合料中配加难制粒物料时而导致的混匀制粒效果不理想,烧结矿转鼓指数差的问题,本文在500 m^(2)烧结机工艺中配加20%FMG粉矿的条件下,结合弗鲁德准数计算,对烧结机混料系统工艺进行了研究。结果表明,当一次混合机的设计转速低于合理转速(6.94 r/min)时,烧结混料系统混匀制粒效果较差,通过采取将一次混合机加水比例由80%降低至75%并后延加水位置3 m的技术措施,增强了一次混合机混合料的混匀水平,使混合料制粒效果由39.12%提高至48.98%,解决了配加20%的FMG粉矿之后出现的烧结混合料黏结团聚、制粒效果差的问题,消除了烧结矿断面不均匀现象,最终使得烧结矿转鼓指数由76.14%提高至78.44%。

烧结矿双级冷却工艺及装备技术研发与应用

烧结行业实践应用的余热回收方式主要是环冷机+余热锅炉与竖式冷却+余热锅炉,而将原烧结给料溜槽改为一级竖式冷却的双级冷却技术,可显著回收高品质余热。本文在介绍烧结双级冷却技术工艺及原理基础上,通过FLUENT流体仿真,对比了烧结双级冷却相对传统环冷机流场和温度场分布,并从冷却提效、余热回收增量、烧结矿增产和除尘增效4方面系统阐述了烧结双级冷却技术效果优势。结果表明,该技术可降低环冷机冷却风量约13%,提高过热蒸汽50℃,降低返矿率1%。该技术在湘潭钢铁新一烧360 m^(2)烧结机成功应用也表明,余热锅炉蒸汽产量可由吨矿约34 t/h增长到约40 t/h,增加发电量约为1200 kW·h年经济效益约为400万元。

烧结熔剂对钒钛磁铁矿液相高温行为的影响

为了改善钒钛磁铁矿的烧结液相行为,采用微型烧结方法研究了不同熔剂对钒钛磁铁矿液相高温行为的影响.结果表明:从钒钛磁铁矿的液相高温行为考虑,白云石适合做低钛型钒钛矿的烧结熔剂,石灰石适合做低钛型或中钛型钒钛矿的烧结熔剂;与高钛型钒钛矿相匹配的熔剂为高活性的生石灰,菱镁石并不适合做钒钛矿的烧结熔剂.因此,优化钒钛磁铁矿的液相高温行为应根据矿石中的钛含量,调节烧结熔剂中石灰石和高活性生石灰的配比,以及不同性能石灰石和高活性生石灰的使用量.

烧结机煤气消耗量预测模型的性能比较研究

针对钢铁企业烧结机煤气消耗量预测精度较低的问题,研究建立差分自回归移动平均模型(ARIMA)、长短期记忆网络模型(LSTM)和极端梯度提升模型(XGBoost),用于预测烧结机的高炉煤气消耗量,利用钢铁联合企业的实际数据对比验证了预测模型性能。结果表明,XGBoost模型的预测精度高于ARIMA模型和LSTM模型。XGBoost模型的MAPE为3.45%,RMSE为703.53 m^(3)/min,R^(2)为99.91%,鲁棒性和泛化能力较强。此外,为了强化预测模型与烧结机不同运行状态间的联系,对烧结机不同运行状态的煤气消耗量进行预测。LSTM模型在烧结机正常生产状态表现出最好的预测效果,XGBoost模型则在烧结机减产和增产状态预测效果最佳。

不同富氧阶段下烧结矿的矿相结构及软熔滴落性能

为了深入探究不同富氧阶段下烧结矿的矿物组成及冶金性能,本文采用SEM-EDS和荷重软化熔滴设备研究在烧结前、中、后期采用富氧喷吹时烧结矿的矿相结构和软熔性能的变化规律和影响机理。试验结果表明:烧结矿的矿物组成主要包括赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙、镁尖晶石和硅酸盐液相等;SEM观察和面扫结果表明,随着烧结过程富氧阶段的后移,SFCA(复合铁酸钙)的形态由板条状、针状向熔蚀状转变,与硅酸盐液相交织更加紧密,孔隙率下降,矿物结晶聚集性更强;XRD精修结果表明,随着富氧阶段的后移,铁酸钙在含铁矿物中的占比由76.04%下降到69.77%;不同富氧阶段得到烧结矿的软化开始温度(T 10)均在1180℃以上,软化区间为99~103℃,熔融区间为212~218℃,烧结矿的滴落质量从75.5 g变化为73.0 g最终升高到78.6 g,滴落速度在后期达到最大值0.85 g/min,原因是高熔点物质的减少和低熔点物质的形成;在烧结过程后期进行富氧喷吹时渣铁分离度高,铁的聚集性强,导致炉料的滴落性变强。