高炉高球团比冶炼的煤气流流场与压力场数值模拟

在高炉生产冶炼中,提高球团矿比例会带来很多好处,如粒径均匀、SiO_(2)含量低于烧结矿、有利于间接还原、降低焦比和燃料比。然而,这也将导致软熔带透气性变差,高炉压差增大,同时抑制中心煤气流的发展,影响煤气流分布。本文利用数值模拟方法研究了提高球团比例时,某36003高炉内煤气流流场与压力场的变化。研究结果表明,当球团比例从31%提高至60%时,高炉总压差增大9.45 kPa。其中,高球团比促进了块状带空隙度的增加,使上部和中部压差减小,而软熔带对煤气流的阻力增加,导致下部压差显著增大,且增幅超过中部和上部压差降幅之和。同时,气体流速整体受到抑制,料层煤气流流速降低0.16 m/s,中心煤气流速降低0.32 m/s,而软熔带焦窗区域煤气流速降幅更大,为0.63 m/s。此外,若提高球团矿比例的同时保持压差不变,需要将入炉风量降低268 m 3/min,高炉下部压力降低,但中心煤气流被进一步抑制;或优化原料条件,调整布料制度,将块状带空隙度从0.329增大至0.337,此时煤气流流速仍降低,但块状带料层煤气流分布得到改善。

唐钢高炉炼铁技术进步

河钢集团唐钢新区是以工艺现代化、设备大型化、物流运输智能化、资源能源循环化、生产绿色化为基础,打造的绿色化、智能化、品牌化新型沿海钢铁基地。三座高炉自投产以来,上部装料坚持“稳定边缘、打开中心,稳定中心、兼顾边缘”的煤气流控制方针;下部采用高风速、高动能的送风制度;坚持低硅冶炼,合理控制铁中[Si+Ti]含量≯0.45%;优化造渣制度,控制渣中MgO/Al_(2)O_(3)在0.55;构建基于“三位一体”精益运营管理模式的高炉长周期稳定顺行管理体制,形成了一套适应高比例球团矿冶炼的高炉炼铁技术,在入炉球团矿配比42%的前提下,高炉最高日产量突破9000 t/d,煤比最高168 kg/t,燃料比最低498 kg/t,各项技术指标均创投产以来新高。

日本高炉炉料结构的新进展

介绍了日本高炉的座数逐步减少,而炉型却更加大型化。高炉炉料结构的特点是烧结矿比高且一直比较平稳,而球团矿比自1979年以后至今一直在下降,块矿比一直在上升。最后叙述了川崎制铁千叶6 号高炉高比例块矿冶炼指标不够好及神户制钢神户3号高炉高比例球团矿冶炼指标不理想的情况。

钙镁熔剂对高赤铁矿配比球团的影响

为保证烧结机改造期间宝山基地大型高炉炉料结构稳定、高炉渣系不变,本文探索在现有原料结构基础上生产高赤铁矿配比低碱度镁质球团矿的方法,以达到释放烧结矿产能、改善球团矿还原膨胀率的目的。本文采用80%赤铁矿配比的原料结构,在实验室条件下研究钙镁熔剂对球团质量的影响。结果表明:以石灰石为钙基熔剂,氧化镁粉为镁质熔剂,在预热温度为1100℃、预热时间为10 min、焙烧温度为1250℃、焙烧时间为12 min的条件下,所得成品球团矿抗压强度达3100 N/P。以实验室研究结果为基础,在保持湛江球团配料结构和产量的条件下进行工业试验,顺利生产出碱度为0.3、MgO质量分数为1.2%的低碱度镁质球团矿,实现了球团品种的多样化,维持了宝山基地高炉炉况稳定,达到了预期目的。

日本高炉炉料结构述评

本文介绍了日本高炉的座数、总容积以及其平均利用系数。又介绍了高炉的炉料结构 ,其特点是烧结矿比一直比较平稳 ,而球团矿比自 1979年以后至今一直在下降 ,块矿比一直在上升。最后叙述了神户制钢神户 3号高炉高比例球团矿冶炼指标不理想的情况。

济钢生产镁质球团矿的试验研究与实践

济钢选择配加高氧化镁铁矿经济原料,分别在实验室和球团竖炉进行了氧化镁含量2%镁质球团矿试验研究和生产试验应用。研究和生产实践表明:在原料配比碱性精粉35%～40%、酸精粉50%～55%,球团矿氧化镁含量2.0%～2.3%、硅含量5%～6%,焙烧温度控制在1160～1180℃情况下,能够生产出抗压强度2350N/个的合格镁质球团矿,吨矿降低原料成本72.68元,具有显著的经济效益。

冶金法制高纯硅过程中球团性能的研究

通过对比试验测定分别以淀粉和水玻璃为黏结剂压制球团的抗压强度和气孔率,同时对焙烧后球团的物理性能进行了研究。结果表明,以淀粉为黏结剂,20 MPa压制压力下生球团的抗压强度为3.31 MPa,气孔率为22.0%;以水玻璃为黏结剂,15 MPa压制压力下生球团的抗压强度为3.25 MPa,气孔率为15.0%。

Effects of high pressure roller grinding on size distribution of vanadium-titanium magnetite concentrate particles and improvement of green pellet strength

The vanadium-titanium magnetite concentrate from Panxi region of China was pretreated by high pressure roller grinding（ HPRG） and then used in pelletization. Size distribution change of the vanadiumtitanium magnetite concentrate after HPRG and the improvement of its green pellet strength were investigated. The results indicated that,besides the increase of fine particles,the vanadium-titanium magnetite concentrate after HPRG had a smaller size ratio of fine particle to coarse particle of 0. 126,meaning a lower porosity,compared with the size ratio of raw material of 0. 157. The concentrate particles were more closely packed when there was a smaller size ratio of fine particle to coarse particle. The particle packing in the green pellets was closer after HPRG,which strengthened the green pellets with an average drop number of 5. 1（ drop height of 0. 5 m） and average compressive strength of 13. 1 N per pellet of 11 mm in diameter.

合理利用当地资源生产含钛球团矿

结合高炉本部高炉护炉需要,提出生产高钛球团矿和低钛球团矿的Ti O2控制标准。以此控制标准组织生产后,解决了先前生产混合球团矿不利于高炉护炉配料调整的问题,节约了钒钛矿护炉资源。生产实践表明:高钛球团矿和低钛球团矿与混合球团矿相比,质量没有下降。

H_(2)含量对高球比炉料还原行为的影响

为了研究H_(2)含量对高炉高球比炉料还原行为的影响,针对首钢京唐公司高球比炉料结构,进行不同H_(2)含量下的还原试验和粉化试验,并与传统高烧比炉料进行对比分析。结果表明,在还原气体中H_(2)体积分数由0%增加至10%的过程中,高球比炉料的失重量、还原度、还原速率和金属化率均提高,球团之间的黏结现象减弱;同时,900℃还原条件下,在还原气体中加入H_(2)会使高球比炉料的粉化现象减弱。可见,与传统高烧比炉料相比,在还原气体中加入H_(2)更能发挥高球比炉料的优势。研究结果可为高炉高球比炉料结构下富氢冶炼提供参考。

炼铁系统能耗和成本的集成优化及分析

炼铁系统是钢铁生产流程中至关重要的一环。基于物质与能量守恒规律和反应动力学,结合系统节能的理论和混合整数线性规划方法,建立了炼铁系统(烧结、球团、高炉工序)能耗-生产成本集成优化模型,采用企业实际数据验证了其有效性,并获得了目标下各工序最优配料和操作参数。结果表明,综合考虑能耗和成本进行多目标优化时,铁水能耗和成本分别降低了0.35 GJ/t和68.40元/t。此外,分析了高炉中球团比变化对系统能耗、成本及高炉铁渣、焦比、煤比等参数的影响关系,指出了提高球团矿比是降低高炉能耗、焦比、渣量的有效措施。

“双碳”背景下高炉使用高比例球团的展望

碳达峰和碳中和是我国承担解决气候问题的大国责任,推动生态文明建设和高质量发展的重要举措。高的碳排放是限制钢铁行业实现“双碳”目标的关键因素。为了达到低碳发展目标,一方面进行突破性的低碳冶金工艺的开发和应用,或拥有足够的优质废钢资源供给;另一方面,充分发挥现有高炉流程成熟、高效、优质、低成本等特点,结合铁矿资源条件,充分利用球团矿优良的冶金性能、生产过程低能耗和低排放等优势,开发高炉使用高比例球团的炉料结构和相关操作制度,实现全系统最佳的能源消耗和碳排放水平,提高现有流程的综合竞争力。高炉使用高比例球团的相关技术研究、开发和应用在国内外都已取得显著进展,我国在部分企业具备一定的资源优势条件,开展了大量前期研究和生产实践,未来的发展将为我国钢铁行业实现低碳目标产生积极效应。

高炉使用高比例球团的战略思考与球团生产的试验研究

从战略发展角度分析了高炉使用高比例球团的优势和存在的问题,指出了高炉使用高比例球团的战略机遇。根据国内高硅铁精粉特点,开展了高硅酸性和熔剂性的镁质球团造球、干燥和焙烧等基础研究,分析了球团抗压强度、高温冶金性能、回转窑生产过程结圈形成机理等基础特性,提出了球团生产的基本操作参数设计特点,实现了链箅机回转窑生产高硅镁质酸性和熔剂性球团的稳定连续生产。完成了高比例球团矿高炉冶炼生产试验。实践证明,高比例球团矿冶炼的高炉生产稳定顺行,各项指标优于高比例烧结矿冶炼的高炉,操作思路可复制、冶炼结果可重现、操作经验可推广,并且环境效益巨大,SO_(2)、NO_(x)、PM和CO_(2)的排放远远优于高比例烧结矿生产的高炉。可以预见,优质冶金球团的制备和高炉高比例球团冶炼将是破解中国钢铁长流程降低污染物排放,实现低碳冶炼和可持续发展的最佳举措。