二元碱度和镁铝比对低硼高铝渣冶金性能的影响

以国内某钢铁企业现场高炉渣为研究对象,系统研究了w(CaO)/w(SiO_(2))(即二元碱度R_(2))和w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))(即镁铝比M/A)对低硼高铝渣黏度η、熔化性温度T_(Br)、黏流活化能E_(η)的影响.结果表明:当R_(2)从1.10增至1.30时,η先显著降低,之后趋于平缓,当R_(2)为1.25时,炉渣的高温(1773K)黏度η_(1)最低,为0.227 Pa·s,在此期间,炉渣中的硅铝酸盐网络结构发生解聚,T_(Br)和液相线温度均呈现升高趋势,高熔点基础物相黄长石的衍射峰强度增大,E_(η)先显著升高,再缓慢降低;当M/A从0.40增至0.65时,η先显著降低,之后趋于平缓,当M/A为0.55时,渣系的冶金性能趋于稳定,η_(1)为0.226 Pa·s,在此期间,炉渣中的硅铝酸盐网络结构发生解聚,T_(Br)和液相线温度总体均呈现降低趋势,高熔点基础物相黄长石相的衍射峰强度减小,E_(η)先缓慢降低,再显著升高.综合考虑,当R_(2)为1.25,M/A为0.55时,低硼高铝渣的η_(1),T_(Br)和E_(η)均较低,此时炉渣具有良好的冶金性能.

50%CO_(2)+50%CO气氛条件下金属化炉料与焦粉耦合过程的非等温反应动力学

研究金属化炉料与焦炭的非等温耦合过程,可为阐明新型炉料结构的反应行为提供理论基础.本文中在50%CO_(2)+50%CO气氛下对金属化率为51%的炉料、焦粉及两者混合物料的非等温反应动力学进行研究,采用Coats-Redfern法计算并分析了耦合反应的表观活化能和反应机理.结果表明:混合物料在1 014 K时开始发生氧化增重反应,并在1 248 K时增重速率达到最大,与单金属化炉料的特征温度相近;混合物料的快速失重温度低于单焦粉的快速气化温度,这是由于焦炭气化与炉料还原起到了耦合增效作用;混合物料增重阶段的机理模型由单金属化炉料的R_(2)模型变为F_(2)模型,表观活化能由134.66 kJ/mol增至371.02 kJ/mol;焦粉气化的机理模型为F_(2)模型,表观活化能为389.45 kJ/mol;混合物料失重阶段的机理模型为D_(6)模型,表观活化能为778.04 kJ/mol.

不锈钢粉尘和红土镍矿碳热还原新工艺多目标协同优化

采用基于响应面法的中心复合设计,通过碳热还原实现不锈钢粉尘和红土镍矿中Fe、Cr和Ni金属回收的多目标协同优化,获得高金属回收率和高品位Fe-Cr-Ni-C合金颗粒。结果表明,红土镍矿的配入量和还原温度对金属回收率有显著影响,还原产物中金属Fe、Cr和Ni的回收率之间存在显著的交互作用。通过模型优化得到的最优工艺参数为:红土镍矿配入量5.47%、还原温度1428.02℃、还原时间23.10 min和碳氧比(FC/O)0.85。该模型的Fe、Cr和Ni的回收率预测结果分别为93.15%、91.63%和92.70%。

低成本炼铁方法探讨与实践

为了达到低成本炼铁的目的,探讨了烧结矿中经济料配比对其冶金性能的控制,原燃料结构对高炉炉况的影响,以及冶炼工艺操作对高炉经济指标的改善等,提出了相应的优化措施与操作思路,并在文安钢铁1080 m^(3)高炉进行实践.结果表明:为了改善烧结矿的还原性,需平衡烧结矿的各项冶金性能指标,w(FeO)应降至7.0%~8.0%,中小高炉应提高5~10 mm粒级的入炉比例至25%~30%;高炉利用提高块矿配比、配加劣质焦炭等方法,可获得经济型原燃料结构的炉料,同时再采用大矿批、低焦比及低[Si]冶炼等工艺操作,能够有效降低高炉的冶炼成本,但需选取适宜的富氧率和冶炼强度.

烧结矿中MgO对钒钛矿综合炉料软熔滴落的影响

以钒钛磁铁矿炼铁原料为基础,系统研究了烧结矿中Mg O质量分数对高炉冶炼钒钛磁铁矿综合炉料软熔滴落性能和V,Cr在渣铁中迁移规律的影响,并进行了理论分析.研究表明,随着烧结矿中Mg O质量分数的提高,综合炉料的软化区间t40-t4变宽;熔化区间tD-tS稍有收窄,软熔带变薄且位置略微下移;熔滴性能总特征值S先减小后增大,综合炉料透气性先变好后恶化,在Mg O质量分数为2.98%~3.40%时透气性最好;滴落率逐渐变小;V,Cr在滴落铁中的收得率略有降低;因此,烧结矿中Mg O质量分数在3.40%左右为宜,此时高炉渣中Mg O质量分数约为12%.

高铁铝土矿热压块抗压强度影响因素响应曲面优化

基于响应曲面优化法,采用中心组合设计,系统研究了配煤量、矿粉粒度、煤粉粒度等工艺参数及其交互作用对高铁铝土矿热压块抗压强度的影响,并建立了相关的数学预测模型.研究表明,各工艺参数对高铁铝土矿热压块抗压强度的影响显著,其程度大小依次为配煤量、矿粉粒度、煤粉粒度;所建立的数学模型相关系数为0.958 9,该模型能够预测高铁铝土矿热压块抗压强度随各参数的变化规律;利用该模型对高铁铝土矿热压块的制备工艺进行了参数优化,优化制备工艺参数为:配煤量19.0%,矿粉粒度96μm,煤粉粒度80μm,在此条件下制备的热压块抗压强度为1 024.3 N,与模型预测值1 000 N接近,相差只有2.43%,说明该数学模型能够为高铁铝土矿热压块制备工艺的优化提供参考.

Non-isothermal thermal decomposition kinetics of high iron gibbsite ore based on Popescu method

The thermal decomposition kinetics of high iron gibbsite ore was investigated under non-isothermal conditions.Popescu method was applied to analyzing the thermal decomposition mechanism.The results show that the most probable thermal decomposition mechanism is the three-dimensional diffusion model of Jander equation,and the mechanism code is D3.The activation energy and pre-exponential factor for thermal decomposition of high iron gibbsite ore calculated by the Popescu method are 75.36 kJ/mol and 1.51×10-5 s-（-1）,respectively.The correctness of the obtained mechanism function is validated by the activation energy acquired by the iso-conversional method.Popescu method is a rational and reliable method for the analysis of the thermal decomposition mechanism of high iron gibbsite ore.

热压含碳球团冷态强度的实验研究

重点考察了煤种及热压工艺参数对热压含碳球团冷态强度的影响，并探讨了热压含碳球团获得高强度的机理．研究表明，煤种、配煤量、热压温度、配煤粒度及热压压力等热压工艺参数对热压含碳球团强度具有显著影响，其中热压温度是影响冷态强度最重要的因素．热压工艺利用煤的热塑性保证煤矿颗粒充分接触，增大粘结面积，从而使热压含碳球团的强度高于冷固结含碳球团．从冷态强度角度出发，以鹤岗烟煤为原料生产热压含碳球团的适宜工艺参数为配煤量25％～35％，热压温度450℃，配煤粒度〈90μm，热压压力不低于35MPa．

不同类型含钛高炉渣主要冶金性能及物相

根据渣中TiO_2及Al_2O_3质量分数不同对高炉渣进行划分,以钒钛磁铁矿现场高炉渣为基准,采用纯化学试剂配制渣样,在中性气氛下对比研究低、中、高钛型钒钛矿高炉渣及低、中、高铝型钒钛矿高炉渣主要冶金性能。同时,运用XRD物相分析及Factsage 6.4热力学软件对各渣系主要组成物相及其变化进行分析。研究结果表明:低、中、高钛渣熔化性温度逐渐增大,初始黏度和高温黏度降低,渣系热稳定性和化学稳定性先变好后变差,渣中黄长石相骤减,辉石、钙钛矿相数量增多。低、中、高铝渣熔化性温度、初始黏度和高温黏度升高,渣系热稳定性和化学稳定性变差,渣中镁铝尖晶石等高熔点物相数量增多。

高炉喷吹焦炉煤气操作的㶲分析

基于分析理论,建立高炉喷吹焦炉煤气分析模型,系统地研究焦炉煤气喷吹量对高炉损失、热力学完善度和效率的影响,提出高炉喷吹焦炉煤气操作条件下能量利用再优化的途径。研究结果表明:高炉的输入主要为燃料的化学和热风物理;输出主要为铁水的物理和化学、高炉煤气化学以及内部损失;与未喷吹操作相比,当喷吹量为11.89 m3/s时,内部损失和总损失分别降低26.38%和3.98%,外部损失升高2.11%,喷吹焦炉煤气对减少高炉内部的损失更为明显;喷吹焦炉煤气后,高炉的热力学完善度由90.23%上升到92.65%,效率由53.39%上升到54.25%,能量利用的质量得到提高;喷吹焦炉煤气后,铁水和炉渣的物理和化学相对稳定,吨铁炉顶煤气的化学由4.60增加到4.97 GJ,应加强这部分的利用。

热压含碳球团自还原过程限制性环节的实验研究

在传热条件一定的前提下,于900～1150℃反应温度范围内进行了热压含碳球团的自还原实验.通过分析热压含碳球团还原失重和产物气体的变化规律,阐述了热压含碳球团的自还原机理.结果表明,热压含碳球团的自还原可用多孔物料反应模型进行描述.整个过程分为两个阶段,第一阶段还原速率明显大于第二阶段.在本研究条件下,热压含碳球团自还原过程两个阶段的限制性环节均为气体通过还原产物层的内扩散.

热压铁焦对高炉综合炉料熔滴性能的影响

利用荷重还原软化熔融滴落实验研究了热压铁焦添加量对高炉综合炉料滴落性能的影响.研究结果表明,随着热压铁焦配比的增加,综合炉料软化区间逐渐加宽,从206.3℃增加到218.9℃;熔化区间逐渐收窄,从171.1℃降低到124.8℃,软熔带逐渐变窄且位置下移;综合炉料滴落压差下降,滴落率先升高后降低,在热压铁焦配比为30%时达到较高值40.58%;综合炉料熔滴总特征值逐渐降低,料层透气性改善.一定量的热压铁焦有助于改善综合炉料熔滴性能,其适宜添加量在30%左右.

工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响

热压铁焦是一种新型含碳复合炉料,高炉使用铁焦有助于降低热空区温度、减少CO_2排放.研究了工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响,并分析其作用机理.研究结果表明,在一定范围内,铁焦抗压强度随着铁矿粉配比增加先增加后降低,在矿粉配比15%时取得较大值3 490.89 N;随着烟煤配比的增加而提高;随着热压温度的提高而提高,在热压温度350℃时取得较大值4 305.50 N;随着炭化温度的提高先降低后提高;随着炭化时间的增加先提高后降低,在炭化时间4 h时取得较大值3 518.80 N.从抗压强度角度考虑,热压铁焦合适的制备工艺参数为10%~15%铁矿粉,60%~70%烟煤,热压温度300~350℃,炭化温度1 000~1 100℃,炭化时间2~4 h.

含硼铁精矿选择性还原-选分新工艺的实验研究

针对现有含硼铁精矿硼铁分离工艺所存在的弊端,提出了含硼铁精矿选择性还原-选分新工艺,并通过热力学分析和实验室研究进行了验证.研究表明:对于辽宁凤城Fe和B2O3质量分数分别为56.05%和3.86%的含硼铁精矿,最佳的选择性还原-选分工艺参数如下:配碳比0.8～1.0,还原温度1 275～1 300℃,还原时间不小于20 min,还原煤粒度为-0.075 mm,分选时的磁场强度为50 mT.得到的选分产物为高金属化率的金属铁粉,可进一步处理用于钢铁生产;选分尾矿为高品位的含硼资源,可作为硼工业的优质原料.

配碳比对热压含碳球团软熔滴落性能的影响

在碱度固定为1.20的条件下,系统研究了配碳比n(FC)/n(O)对热压含碳球团软熔滴落性能的影响,并进行了理论分析.研究表明,配碳比对软化区间、熔化区间、滴落率等软熔滴落性能参数有显著的影响.随着配碳比增加,软化区间t40～t4先变窄后加宽,在配碳比为1.00时最窄,降至348℃;熔化区间tD～tS也先变窄而后加宽,当配碳比为1.00时最窄,降至46℃;滴落率先增加后降低,在配碳比为1.08时滴落率最高,达到24.66%.从软熔滴落性能角度综合考虑,实际生产热压含碳球团时其配碳比宜定在1.00左右.

高炉加钛护炉用含钛炉料优选

从成分、还原性和综合炉软熔滴落性能等方面对不同含钛资源进行对比分析研究.结果表明,常规护炉料的TiO_2含量较高,但均存在铁品位低现象,会对综合炉料的品位有较大影响;不同含钛炉料间还原程度存在明显差异,还原度最高的为钛球-B(80.58%),有利于冶炼过程的顺利进行;钛球-B的透气性指数S值最低;目前常用钛资源有钛矿-A、钛矿-B、钛矿-C、钛球-A、钛球-B五种,从成分、还原性、软融滴落性能的对比结果来看,高炉使用钛球-B对保证高炉稳定顺行最为有利.

中性气氛下钒钛磁铁矿高炉渣系研究

以钒钛磁铁矿现场高炉渣为基础,纯化学试剂调制渣样,在中性气氛条件下研究了炉渣二元碱度及Mg O,Al2O3,Ti O2,V2O5含量对实验渣系冶金性能的影响.结果表明:增加碱度和Mg O含量,炉渣熔化性温度(tm)、初始黏度(η0)和高温黏度(ηh)呈先降低后升高趋势;增大Al2O3含量,炉渣tm升高,η0先降低后升高,ηh呈上升趋势;增大Ti O2含量,炉渣tm升高,η0和ηh逐渐下降,炉渣黏流活化能升高,热稳定性变差;增大V2O5含量,炉渣tm先降低后升高,η0和ηh逐渐增大.高炉冶炼钒钛磁铁矿适宜渣系为:二元碱度1.15,Mg O,Al2O3,Ti O2,V2O5质量分数分别为13%,13%,7%,0.30%.

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,回旋区体积缩小1.98%.

铁焦新型碳铁复合炉料研发现状

高炉炼铁是钢铁工业节能降耗的关键工序。目前,低碳高炉是高炉炼铁研究热点。低碳高炉炼铁技术研究目前主要集中于炉顶煤气循环,喷吹含氢物质和使用碳铁复合炉料。铁焦是一种新型碳铁复合炉料,高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO_2减排。本文介绍了高炉使用铁焦低碳炼铁的原理,重点总结了国内外铁焦研发现状,同时对目前铁焦主要生产工艺进行了分析对比,以期为铁焦研究提供参考依据,促进铁焦在我国高炉炼铁的实际应用和我国低碳高炉炼铁技术的进步。

大型高炉布料模型的研究与应用

以无料钟布料过程中物料运动机理为基础,改进了料流轨迹的修正方法,提出了料面形状计算的新方法.高炉布料模型在计算过程中考虑了炉料特性、焦炭塌落等对料面形状的影响,使计算结果更符合实际布料.结合生产实践需求,计算出了各种不同布料制度下炉料的料面形状、炉料径向分布、径向矿焦比等参数,提出了高炉区域焦炭负荷指数,更加直观、形象地对比各种布料制度.利用该模型可解答大型高炉生产上存在的问题,对高炉的实际生产提出了实用性建议,为高炉操作人员调整布料制度提供了理论指导.