铁矿烧结过程低含量CO气相氧化行为研究

铁矿烧结烟气中CO排放尚未得到有效控制。本文针对烧结料层内低含量CO的氧化问题,通过石英管反应器模拟烧结料层内的气相条件,分别在程序升温和恒温条件下考察干基和湿基环境CO的氧化行为。结果表明:引入蒸汽显著促进了CO氧化,并引发爆燃效应;在含有8.0%水蒸气的条件下,CO氧化反应速率及程度均显著提高,起始温度由干基的826℃显著降低至676℃,且在700℃以上时,CO氧化接近完全;料面喷吹蒸汽或烟气循环技术为CO爆燃营造了高温、含水、含氧的条件;推荐的料面气流介质水蒸气体积分数为6.1%~8.0%,以避免料层过湿或CO爆燃条件不足。本文研究结论为烧结过程中CO减排提供理论依据,对生产实践具有指导意义。

激发剂强化钢渣磁选尾渣胶凝活性的研究

钢渣是冶金工业排放的大宗量废渣,其胶凝活性的激发主要通过机械和化学两种方式。为了确定钢渣化学激发适宜的激发剂组分,以提高钢渣资源化的利用效率,本文以钢渣磁选尾渣作为研究对象,分别用硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等激发剂掺混钢尾渣进行机械粉磨,激发其胶凝活性,并按照相关标准,测试钢尾渣粉的粒径分布、比表面积,以及钢尾渣水泥胶砂砌块7 d和28 d的活性指数。结果表明:化学激发剂用于掺钢尾渣粉磨,掺磨w(Na_(2)SiO_(3)·9H_(2)O)为0.1%的钢尾渣粉比表面积最大为495 m^(2)/kg;钢尾渣粉的比表面积与7 d活性指数趋势相同,平均粒径与28 d活性指数趋势相反;CaSO_(4)·2H_(2)O组分适宜对钢尾渣进行化学激发,掺w(CaSO_(4)·2H_(2)O)为1%球磨100 min的钢渣粉比表面积为404 m^(2)/kg,平均粒径为54.85μm,7 d和28 d活性指数分别为52.68%和94.41%。

成分在线检测技术进展及其在铁矿烧结应用趋势

成分在线检测技术能够有效地解决传统化学分析方法的滞后性问题,是实现成分智能控制的关键一环。本文在重点介绍瞬发γ射线中子活化分析、激光诱导击穿光谱、近红外光谱等三种成分在线检测技术的原理、优点、应用案例及存在的问题的基础上,阐述了其在铁矿烧结中应用的可行性及发展趋势,以期为钢铁企业智能控制稳定生产提供一定的参考。

冷固结钛精矿高炉护炉球团制备研究

含钛量高的优质氧化球团矿可作为高炉护炉原料。采用冷压成型低温固结工艺,对TiO2质量分数约为36%的3种钛精矿进行球团制备,并将球团炉外冷却试验与焖炉试验结果进行对比分析。结果表明:在1#矿∶2#矿∶3#矿的配比为34.4∶27.5∶38.1时,添加剂、黏结剂和水分的质量分数分别为3.0%、5.0%和7.4%,在热处理总时间为93 min的焖炉冷却条件下可获得优质的高炉护炉球团矿,其TFe和TiO2质量分数分别为25.82%和34.10%,还原粉化指数(-3.15 mm)为4.13%,常温抗压强度为2 776 N/P,热抗压强度为1 882 N/P。该制备工艺降低了黏结剂消耗量,缩短了球团干燥、热处理时间,提高了成品球的机械强度。

钢厂含锌尘泥锌铁火法分离研究

含锌尘泥是钢铁生产过程产生的主要固废,为了更好地对其进行综合利用,本文分别模拟回转窑工艺、转底炉工艺和Oxycup■工艺对某钢铁企业含锌尘泥进行火法分离研究。结果表明,3种工艺均可以有效实现含锌尘泥中的锌铁分离。回转窑工艺得到的焙烧矿经过磁选分离,可得到铁品位高达86.31%,铁回收率为90.37%,含锌量为0.09%的磁选精矿;转底炉工艺可得到铁品位为56.71%,金属化率96.13%,含Zn量为0.07%的焙烧产品;Oxycup■工艺可得含铁量为94.25%的金属铁粒。

转底炉工艺次氧化锌的硫酸浸出动力学

研究了用硫酸从某炼钢转底炉工艺中的次氧化锌中浸出锌,考察了浸出温度、初始硫酸浓度对锌浸出率的影响及浸出反应动力学。结果表明:随浸出温度、初始硫酸浓度升高,锌浸出率提高;浸出过程可用Avrami方程加以描述,浸出反应表观活化能为5.18 kJ/mol,表观反应级数为0.547,宏观反应动力学方程为-ln(1-x)=11.269e-5.18×10^(3)/RT c^(0.547) t(0.235),浸出反应受外扩散影响较大,加强扩散效应可提高锌浸出率。

有机复合膨润土对铁矿球团生产影响的研究

通过实验室和工业试验,探索了有机膨润土替代传统无机膨润土进行球团生产的可行性。结果表明:有机膨润土性能整体优于无机膨润土,使用有机膨润土后,膨润土单耗下降4.30 kg/t,球团矿品位提高0.2%,但同时也导致球团产量下降,消耗指标升高,成品球抗压强度有所下降。实际生产中,通过降低链箅机机速、台时产量和提高焙烧温度来确保有机膨润土球团矿强度的稳定。此外,本文还从经济效益的角度给出了有机膨润土用于球团生产的可行性建议。

基于BP神经网络的钢尾渣-矿渣基充填料强度预测

为缩短充填实验周期,尽快找到最优充填原料配比,以正交试验和单因素试验结果为BP神经网络的训练样本,以不同原料的灰中占比、灰砂比为输入参数,以充填料的料浆扩展度、7 d和28 d抗压强度为输出结果,建立BP神经网络模型预测钢尾渣-矿渣基充填料强度;在钢渣配比16.0%条件下,采用建立的模型优化制备充填体。结果表明:在隐含层神经元为14个时,料浆扩展度、7 d和28 d抗压强度最大相对误差分别为0.36%,1.46%,2.23%,样本外充填料的7 d和28 d抗压强度平均相对误差为2.86%和1.36%,样本内外的误差均较小,模型预测精度较高、泛化能力较强;对于采用模型优化制备的充填体,其28 d抗压强度的预测值为2.16 MPa、实测值为2.13 MPa,两者相差较小,BP神经网络可用于预测充填料的抗压强度,对优化充填原料配比、减少充填实验工作量具有指导意义。

水蒸气催化烟气中CO气相氧化研究

铁矿烧结是钢铁行业仅次于高炉炼铁的第二大碳排放工序。烧结料面喷吹水蒸气可以提高烧结料层燃料燃烧效率,降低烟气CO排放浓度。本工作对烧结料面喷吹水蒸气在烧结过程中实现CO减排的机理进行研究,采用固定床实验模拟烧结料面喷吹水蒸气,研究了高温条件下水蒸气对CO气相氧化的影响。结果表明,气相体系中水蒸气对CO氧化有显著促进作用。CO气相氧化在无水的条件下几乎不发生,2.0%体积分数以上水蒸气显著促进CO氧化;水蒸气催化CO氧化反应起始于650℃,随温度升高反应不断加快,700℃及以上时会出现一个稳定连续的反应区间。随着通入水蒸气体积分数的增加,CO气相氧化的开始时间提前,持续时间延长。在O2和CO体积分数分别为2.0%,2.5%的条件下,水蒸气体积分数为12.0%时促进CO氧化效率最高,CO氧化效率可达99.95%。该研究对完善烧结料面喷吹水蒸气技术理论,指导生产实践具有重要意义。

低成本钢尾渣-矿渣基矿山充填料的优化开发

为实现多固废协同利用、降低充填成本,在矿渣基全粒级细尾砂胶结充填料基础上,以流动性和抗压强度为表征,利用热闷钢渣磁选尾渣(钢尾渣)替代部分矿渣作为胶凝材料,脱硫灰和水泥熟料替代部分专用添加剂作为外加剂,采用正交试验探寻掺量规律,优化固体填充料配比,开发钢尾渣-矿渣基软性矿山充填料,并研究了外加剂与胶材比、灰砂比等因素的影响。对比分析了矿渣基准组、钢尾渣-矿渣基准组(B1)、强度最优外加剂组分钢尾渣-矿渣组(B7)等3组充填料的微观形貌及XRD图谱以探究其水化机理。结果表明,钢尾渣替代矿渣量增加、外加剂与胶材比减小,充填料浆流动性改善,但充填体抗压强度下降。强度正交试验结果表明,钢尾渣掺量大小决定强度低高,脱硫灰掺量宜高于水泥熟料。进一步调整外加剂组分配比,在灰砂比为1∶6、钢尾渣替代矿渣为20%条件下,找出B7组外加剂组分为脱硫灰、水泥熟料分别替代30%、20%专用添加剂,B7组料浆扩展度为143 mm,充填体形貌为富铁绿泥石胶结假方体钙硅灰石,28 d抗压强度达2.13 MPa,较基准组低0.19 MPa,较B1提高0.26 MPa。该替代方案满足现场充填C2级强度的要求,改善流动性并显著降低了充填成本。优化的外加剂组分配比在灰砂比为1∶4条件下同样具有强度优化作用,但较灰砂比为1∶6条件下低。

基于化学团聚铁矿烧结过程PM_(10/2.5/1.0)脱除研究

铁矿烧结工序是钢铁工业最大的PM_(10/2.5/1.0)排放源。提出基于化学团聚铁矿烧结过程PM_(10/2.5/1.0)脱除技术,研究了不同团聚剂种类及用量对其团聚效果的影响。结果表明,CMC(羧甲基纤维素钠)质量分数为0.05%,喷洒时间12 min(720~1 440 s区间)时,PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0)颗粒数脱除效率分别为39.87%、29.88%、22.85%。微细颗粒物团聚后,质量浓度峰值向PM_(10)粒级偏移,PM_(1.0)颗粒数大幅度降低。微细颗粒物团聚主要表现小颗粒被粘附在大颗粒表面以及多个小颗粒团聚在一起形成团聚体。

烧结机头电除尘灰的分级利用

以某钢铁企业烧结机头电除尘灰为原料,采用水浸-过滤-蒸发浓缩-冷却结晶工艺研究KCl的回收试验及浸出渣的再利用。研究浸出时间、液固比、搅拌速度和浸出温度等因素对KCl的回收效果的影响。结果表明:1号、2号电场除尘灰经过一次水洗浸出后,碱金属K、Na的脱除率分别达99.90%、99.99%和99.85%、99.93%,浸出渣铁品位为47.51%和43.90%,重金属Pb质量分数为0.14%和0.57%,浸出渣可返回烧结工序;3号、4号电场除尘灰经过二次水洗浸出后,碱金属K、Na的脱除率分别达99.34%、99.66%和99.38%、99.69%,浸出渣铁品位为35.19%和20.86%,重金属Pb质量分数为10.86%和14.50%,浸出渣可作为火法回收铅的原料。浸出液经过蒸发浓缩-冷却结晶,得到产品中KCl质量分数为93.39%。