硫含量对铁水降温过程中石墨析出行为的影响

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源。在一定的温度范围内,采用降温的方式可以从铁水中析出大量石墨并加以回收利用,我国的生铁产量巨大,因此,这种从铁水中回收石墨的方法具有广阔的应用前景。本研究对硫含量不同的铁水进行降温,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)等表征手段,研究了硫含量对铁水中片状石墨析出行为的影响。结果表明,随着硫含量增加,铁中的锰与硫结合生成大量的MnS,铁中析出的石墨倾向于在MnS异质晶核上生长,石墨由片状向碎块状转变,结晶度逐渐降低,石墨的表面缺陷增多。因此,低硫含量的铁水通过降温可以析出结晶度较好的片状石墨,并据此提出了一种新的炼铁流程石墨生产工艺,为实现铁水析出石墨工业化提供理论参考。

生物质直接还原铁氧化物能力的热力学研究

生物质在炼铁领域的应用有助于减少CO_(2)排放。构建生物质与Fe_(2)O_(3)直接反应体系的最小吉布斯自由能法热力学平衡模型,以8种生物质为还原剂,分析Fe_(2)O_(3)物质量对体系指标的影响。结果表明,根据产物类型,还原过程分为5个阶段。第1阶段和第2阶段的金属化率均为100%,第3阶段的金属化率逐渐降低到0%。第3阶段,平衡态H_(2)物质量与平衡态H_(2)+H_(2)O物质量的比值为62.81%,不受生物质类型变化影响。第1阶段的产气量呈增加趋势,其他阶段保持不变。

关于COREX流程熔融气化炉风口前理论燃烧温度的思考

依据传热学中理论燃烧温度的基本原理,结合相关试验结果,确定了SiO2在风口前的还原率(25%)、进入风口区焦炭及半焦的温度(1650℃)和煤的成焦率(70%)等参数,计算了熔融气化炉风口前理论燃烧温度,并讨论了不同参数对理论燃烧温度的影响。

含钛铁水流动性能研究

针对含钛铁水容易变粘稠的特点,在实验室中研究了不同[Si]、[Ti]含量变化对铁水粘度,熔化性温度以及流动性能的影响;结合热力学计算分析了钛在铁水中溶解度同温度变化的关系。结果表明:铁水变稠主要受钛的溶解和析出影响,[Si]对钛溶解具有消弱作用,铁水中∑[Si+Ti]为0.6%左右,含钛量在0.29%以下时,钛对铁水的粘度影响较小,适宜炉温的选择是防止含钛铁水变稠,铁水粘罐,渣铁难以分离等的关键。

低温非平衡条件下氧化铁还原顺序研究

研究了低温条件下(<570℃)CO和H2还原氧化铁的动力学机理。结果表明:实际还原过程属于非平衡态过程,它的还原机理与还原气体的成分相关。当还原气体中CO(或H2)的含量不能满足Fe3O4+CO(H2)→3FeO+CO2(H2O)反应进行的要求时,氧化铁的还原顺序为Fe2O3→Fe3O4→Fe;如果还原气体成分满足此要求,Fe2O3→Fe3O4→Fe和Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe两种还原顺序将同时存在。

含砷铁矿石脱砷过程的热力学

采用HSC Chemistry 5.0热力学分析软件研究不同气氛和温度条件对华南含砷铁矿石中砷平衡组成及脱砷率的影响,并结合实验进行验证。结果表明:在惰性气氛中,增加Ar及初始As含量能降低体系的O2分压、提高脱砷率;在还原性气氛中,铁矿石脱砷体系气氛需要适宜的CO含量。当CO含量较高时,O2及CO2能削弱体系的强还原性气氛,促进脱砷;当CO含量较低时,O2的存在不利于脱砷,但CO2的影响微弱。不论在何种气氛中,提高温度均有利于脱砷,实验结果与热力学分析结果基本吻合。在氧化性气氛或强还原性气氛中,由于受动力学条件的限制,仍能获得一定的脱砷率。

高炉条件下填充床内液体运动规律的数学模型

目前高炉条件下,填充床内液体动量传输现象的研究结果或者存在工程应用上的障碍,或者存在模型内容上的缺陷。描述了填充床层对液流的阻力和分散2种作用,从而建立一个新的非稳态模型。经实验数据验证和与其它模型对比分析,建立的模型更适合对高炉等炼铁工艺的模拟。

铁浴式熔融还原炉侧吹的数学模拟研究

HIsmelt工艺的侧吹喷枪技术给铁浴式熔融还原工艺带来了新的发展,侧吹喷枪对铁浴具有良好的搅拌作用.本工作对侧吹喷枪不同的侧吹角度和枪位下熔融还原炉内流体的流动进行了数值模拟.当喷吹角度为50°时,炉内和炉壁处的喷溅最剧烈,易侵蚀炉衬.枪位越低,炉内的喷溅越剧烈.计算了顶底侧复吹时的流体流动情况,侧吹喷枪对铁浴喷溅影响较大,底吹喷枪对铁浴的搅拌影响较大.

钛在铁水中的行为

由热力学计算结果分析了高炉冶炼含ＴｉＯ_2铁矿时钛的物理化学行为，指出：有固体碳存在 时，渣铁界面不可能有纯ＴｉＮ生成，应该析出Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）固溶体，其中ＴｉＮ含量随着渣铁界面处氮分压 值的增加而增加；生铁合钛量主要受形成碳氮化钛的反应所控制，与渣中ＴｉＯ_2含量无关；温度低， 有利于限制 Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）的析出，“低硅钛”操作是合理的。

冶炼钒钛磁铁矿时铁液中钒的扩散及V_2O_5还原动力学

铁水中钒的扩散及其动力学特征是影响钒钛磁铁矿冶炼时钒还原及回收的关键因素。本文研究了：碳饱和铁水中钒的扩散及动力学特征；温度、铁水中钛的浓度对钒扩散的影响；铁水中钒与钛对相互间扩散的影响；分析了钒钛磁铁矿冶炼时钒还原的动力学条件及限制性环节。研究结果表明：随温度提高，钒的扩散系数提高，铁水中钛浓度提高，有利于提高钒的扩散能力，而铁水中钒会降低钛的扩散能力。钒钛磁铁矿冶炼时，钒的还原属于扩散为主要限制环节的动力学特征。

碳饱和熔铁中钛溶解度的实验研究

利用过饱和析出法和热力学,研究了多元体系熔铁中Ti的溶解度.结果表明,熔铁中与Ti(C,N)平衡的Ti溶解度值远小于与TiC平衡的Ti溶解度值,Ti在铁液中的溶解度与温度近似成线性正比关系,Ti溶解度与N2分压成反比关系,采用现有的热力学数据计算的Ti溶解度值要略低于实验值,但变化规律一致.随着Ti(C,N)在铁液中的形成,铁液粘度增大.

铁液在自焙炭块中的渗透过程

本文在1450和1500℃下，对铁液在自焙炭块中的渗透过程进行了实验研究利用EPM观察并确定了各种条件下铁液在自焙炭块中的渗透程度，得到渗透深度与时间的定量关系h2＝11773t（1450℃）;结合渗透及流体流动理论,提出了一个渗透模型及与渗透性相关的材料孔隙结构参数，文中还讨论了温度及石墨化度对渗透的影响.

高炉风口理论燃烧温度计算模型的改良

在原有改进型理论燃烧温度(Tf)模型的基础上,进一步针对煤粉燃烧率、煤粉分解热以及灰分中Si O2在高温下还原耗热等方面内容进行修正和完善,提出更为全面的Tf计算模型,并对比分析了传统模型、原改进型模型以及本模型中富氧率、鼓风温度、鼓风湿度以及喷煤比等因素变化时对理论燃烧温度的影响规律.计算结果表明,与传统模型以及原有改进型模型相比,使用本模型时不同鼓风参数对理论燃烧温度的影响更为趋于"缓和",高炉下部炉缺状态相对更为稳定.事实上高炉在"高富氧,低煤比"或"低富氧,高煤比"两种操作下均未出现Tf过高或不足的问题,也印证了本模型能更贴切地反映实际生产高炉下部的炉缸热状态.

流态化预还原法存在的问题及发展趋势

介绍了铁矿流态化预还原法的发展史及其现状，并分析了该法存在的问题和今后的发展趋势。

太阳能平板集热器串联阵列运行特性的数值模拟

以串联平板集热阵列为研究对象,通过建立串联集热阵列集热模型,计算分析不同集热介质循环流量、不同辐照度、不同室外环境温度下阵列的集热特性。结果表明：集热工质循环流速对集热阵列的集热效率影响显著,阵列数目越多,集热效率差异越大,当循环流速高于1m^3/h时可获得较高的集热效率;当太阳辐照度高于100W/m^2时,集热阵列的散热损失量小于集热量,集热循环开启,且集热阵列的集热效率随辐照度的增加稳定于0.65～0.72之间,表明高辐照度下集热阵列的温度较高,散热损失的增加使得集热效率基本为定值;室外环境温度增加使集热工质出口温度逐渐增加,对集热效率影响较大。

冶金反应过程动力学的分段尝试法

冶金反应工程学属于一门独立的学科,需要建立自己的一套研究反应动力学的新方法。为了避免与冶金物理化学的方法和内容的重叠,本文提出分段尝试法可作为研究冶金反应过程动力学的新方法。依据反应过程特点,建立相应动力学模型进行拟合尝试,能够得到该过程控制环节转换时间点以及动力学参数,为冶金模拟提供必要的物性参数。由于在实际冶金反应过程中,化学反应过程和质量传输过程的耦合是客观存在的,化学反应控制时质量传输也发生;同理,质量传输控制时也有化学反应。因此,提出通过引用不可逆过程热力学唯象理论来确定出化学反应和扩散控制的两种通量之间的影响,从而进一步完善分段尝试法。

FINEX流程的技术经济

介绍了FINEX的产生、发展及应用,并与高炉对比,对FINEX流程的技术经济指标进行分析。

高炉回旋区数学模型与CFX的数值模拟

为研究高炉回旋区内的物理化学状态,分析了回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流等化学反应,建立了基于颗粒轨道的湍流数学模型,并利用CFX对数学模型进行了数值模拟。模拟结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右;焦炭粒子数为1 000时,在水平面内CO2和CO气体的峰值浓度分别为17%和27.4%;高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强。数值模拟结果基本与高炉操作实践结果吻合,对进一步研究高炉回旋区提供了有意义的探索。

高炉回旋区燃烧数值模拟研究

为研究回旋区内物理化学状态,对回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流化学反应进行了分析,建立了基于混合颗粒条件的湍流数学模型,利用CFX进行了数值模拟.结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右,焦炭粒子数为3 000时,CO2和CO气体峰值浓度百分比分别为17.0%和27.4%,高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强.红外测温实验及大量操作实践验证了数值模拟结果基本是正确的,对进一步研究回旋区和创新高炉操作制度提供了理论依据.

铁浴中铁氧化物还原的基础研究进展

本文总结了多年来铁浴中铁氧化物还原的研究结果。着重介绍了纯氧化铁和熔渣中氧化铁被铁浴中[C]还原的研究情况,为今后铁浴式熔融还原工艺的开发和基础理论的进一步研究提供了一些有价值的信息。