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。

Fe_(2)O_(3)对高硅碱性球团固结性能的影响

深入研究Fe_(2)O_(3)对于高硅碱性球团生球以及成品球性能的影响,有助于促进基于我国铁矿资源特征的低碳炼铁技术发展。本文通过调整碱性球团用混合料中Fe_(2)O_(3)的含量,解析Fe_(2)O_(3)对高硅碱性球团生球、预热球和成品球性能的影响规律,并采用扫描电镜以及图像识别处理系统表征高硅碱性球团的微观矿相结构。结果表明:随着混匀矿中赤铁矿配比的提高,高硅碱性球团生球、预热球和成品球的抗压强度均有所降低,随着Fe_(2)O_(3)配比的升高,成球性能劣化,生球的抗压强度降低至9.04 N/P。赤铁矿连晶固结性能变差,成品球的强度降低至3433 N/P。当两种矿粉的配比为50%时,球团孔隙率急剧增大为32.8%,A矿粉配比不宜超过40%。微观矿相结果表明,随着Fe_(2)O_(3)含量的增加,球团内部小颗粒尺寸晶粒变多,大颗粒尺寸晶粒减少,平均颗粒面积减少,晶粒间连晶性能变差,固结性能削弱,内部孔隙率提高。在制备高硅碱性球团时,含Fe_(2)O_(3)的精矿粉配加不宜太高,会对球团矿的固结性能产生不利影响。

360 m^(2)烧结机提质增产工艺参数优化研究

基于360 m^(2)烧结机原燃料条件和生产需求,探究碱度、燃料结构、烧结生石灰配比等工艺参数对烧结经济技术指标的影响。结果表明,碱度升高对烧结经济技术指标及还原性、还原粉化性能有利,但不宜使用高于5.71%的石灰石配比来提高碱度;相对无烟煤粉,焦粉烧结时对烧结产质量指标及冶金性能有更为显著的优势;生石灰配比增加对烧结经济技术指标的提高有着最为显著的作用;对于烧结矿粒度组成,碱度升高、高比例焦粉烧结、高比例生石灰都有利于大粒度烧结矿比例的提高,减少小于5 mm返矿的比例。此外,烧结-高炉的转运会造成烧结矿显著减粒。

冶金智能化复合型人才培养探索

开设冶金智能模型软件开发实践专业选修课程,帮助学生将已经掌握的冶金工艺原理和初步掌握的计算机编程语言进一步捏合。开发实践中,使学生走完冶金智能模型软件的整个开发流程,以进一步促进和完善冶金智能化复合型人才培养。

铁酸锌碳热还原动力学及反应机理

对铁酸锌非等温碳热还原反应动力学及其还原反应机理进行了研究.通过不同温度条件下还原后的铁酸锌团块物相分析(XRD)对其碳热还原的物相转变过程进行了解析,950℃时出现FeO_(0.85)·xZnO无定型物质,此时Fe^(3+)被还原成Fe^(2+).探讨了铁酸锌碳热还原过程转化率与转化速率的关系,该还原过程可以划分为三个阶段,第二阶段的转化率变化最大(0.085~0.813).最后,通过等转化率法和主曲线拟合法对不同升温速率条件下铁酸锌碳热还原第二阶段的动力学进行了分析,可以得出第二阶段的平均活化能为362.16 kJ·mol^(–1),且该阶段活化能为331.01~490.04 kJ·mol^(–1),变化较大,说明这一阶段发生的反应较为复杂,且各反应之间的活化能差异明显,二级化学反应是这一阶段的主要控速环节,并确定了第二阶段的主要控速方程.

基于PSO–VIKOR的烧结配矿成本与能耗协同优化模型

烧结作为钢铁生产的主要能源消耗工序之一,在钢铁总能耗中约占10%.烧结工序能源主要来源于固体燃料,传统烧结优化配矿燃料配比通常由经验确定,未能实现原料类型与烧结过程燃耗的动态平衡.针对烧结过程的能量平衡,首先在已有化学成分、碱度、原料配比等约束条件的基础上,嵌入烧结能量平衡约束,构建了基于烧结能量平衡的烧结配料模型,最后采用粒子群算法进行求解,实现了烧结铁矿石、熔剂和燃料的协同优化.仿真结果表明,本文提出的基于PSO–VIKOR(Particle swarm optimization–multicriteria optimization and compromise solution)烧结优化配矿模型提高了烧结过程的能源利用率,在考虑烧结成本与质量的同时,实现了烧结过程的节能减排,有助于钢铁企业烧结低碳绿色发展.

烧结矿碱度对综合炉料交互反应的影响

以不同碱度的烧结矿及烧结矿与块矿的混合矿为研究对象,利用荷重软化熔滴装置,考察了烧结矿碱度对综合炉料软熔性能及不同炉料间交互作用的影响.研究发现:随着烧结矿碱度增加,炉料结构中块矿的质量配加比例提高,炉料间的交互作用增强,主要表现为综合炉料软化开始温度及熔融开始温度降低,混合炉料的透气性得到改善.炉料结构的变化使矿物间的交互反应随着烧结矿碱度的提高而增强,进而导致液相成分发生改变,降低了初渣物相熔点,而烧结矿碱度过高时会恶化料柱的透气性.同时通过扫描电子显微镜-能量色散谱仪(SEM-EDS)及X射线衍射(XRD)精修表征整个还原过程烧结矿物相变化,渣相中主要物相为浮氏体和硅酸钙,随着烧结矿碱度增加,在不同断点2CaO·SiO_(2)的含量呈现降低趋势,表明烧结矿还原过程生成的高熔点物相随之降低,综合炉料的液相生成温度随之降低,炉料间交互作用增强.因此,适当提高烧结矿碱度,提高块矿入炉的质量配比,利于高炉的强化冶炼.

基于工业CT的球团矿三维孔隙结构表征与性能分析

孔隙在球团矿中的存在状态以及孔隙率对球团矿各项性能有着十分重要的影响。目前球团孔隙率检测方法为压汞法、SEM图像识别方法以及X射线计算机断层扫描(CT)方法,为了明确3种检测方法的优缺点并准确得到球团的孔隙率,本文以现场两种(1^(#)、2^(#))球团矿为基础进行了相关对比检测,并阐述了球团矿三维孔隙结构表征与性能间的关系。分析结果表明:压汞法无法检测封闭孔,SEM图像识别方法仅能检测局部孔隙,CT扫描方法可以重现球团矿内部孔隙分布状态,是一种较为完善的孔隙检测方法;孔隙结构的表征能够更加具象化分析球团抗压强度及冶金性能的变化,如内部孔隙较多且大部分以连通孔形式存在的1^(#)球团矿的抗压强度低于内部孔隙较少且大部分以封闭孔形式存在的2^(#)球团矿,而由于连通孔有利于还原气体的传递,故1^(#)球团矿的还原性能优于2^(#)球团矿。

钒钛磁铁矿含碳球团转底炉直接还原实验研究

对转底炉直接还原钒钛磁铁矿新工艺进行了实验研究,将钒钛磁铁矿精矿粉与煤粉等混合,采用压球机压球,并用石油液化气同空气混合燃烧生成的热烟气干燥生球,通过正交实验考察C/O、焙烧时间和焙烧温度3个因素对金属化率与抗压强度的影响,得出最优的实验方案是:C/O为1.3,焙烧温度为1330℃,焙烧时间为25min.通过XRD分析发现在金属化率较高的球团中存在假板钛矿.

大孤山球团厂环冷机质能平衡计算与分析

链篦机—回转窑—环冷机系统是实现球团矿高产低耗的生产工艺。环冷机的余热回收功能在节能减排方面起到了很大的作用,但各个球团厂的环冷机余热利用率参差不齐。针对大孤山球团厂链篦机—回转窑—环冷机系统中的环冷机进行了质能平衡计算,得到环冷机的物料平衡与热平衡。计算结果表明,平衡计算误差均在合理范围内,环冷机产量稳定在310.05 t/h时,余热利用率为85.29%。对如何改善环冷机余热利用率提出了合理化建议。

高炉高比例球团冶炼技术发展和实践

为了推进高炉高比例球团的发展和研究,总结了近年来国内外高比例球团生产实践的最新成果。首先汇总了欧美高炉炉料结构及指标情况,分析了欧美高比例球团冶炼在高炉利用系数、焦比、渣比等方面的优势。其次,对国内首钢京唐、唐钢不锈钢、宝钢湛江等企业的生产实践进行了总结,对比分析了不同钢铁企业球团性能指标及高炉冶炼指标。根据国内外各企业大球比冶炼中的操作制度实践,对高炉冶炼过程装料制度、送风制度、造渣制度及炉型设计等进行了深入分析和研究,给出了基于高比例球团冶炼的操作制度建议。最后,对我国未来发展高炉大比例球团冶炼技术的发展进行了展望和总结。

钢铁流程含铁尘泥特性及其资源化

通过化学分析、X线衍射分析、光学显微镜分析、扫描电子显微镜-能谱分析及粒度分析等方法对来自传统钢铁流程烧结工序、高炉工序、转炉工序及轧钢工序的含铁尘泥进行基础性能分析;对比和分析国内外含铁尘泥处理工艺,提出含铁尘泥回收利用的发展方向,为钢铁企业含铁尘泥资源化利用提供参考;同时还进行含铁尘泥成球和还原试验。结果表明:根据含铁尘泥的特性,将各种含铁尘泥按照一定的比例配料,不仅可弥补单种原料成球性能的不足,提高球团的强度,还可在不添加或添加少量还原剂和熔剂的条件下,实现含铁尘泥球团的还原,充分利用尘泥中的Fe,C和Ca O等有价资源。

炼铁新技术及基础理论研究进展

从炼铁新技术及基础理论研究方面介绍了烧结球团提质降耗新技术、焦炭在高炉内行为解析研究、高炉喷吹清洁燃料技术、高炉长寿技术、高炉炼铁数据建模技术以及冶金尘泥再处理技术.从基础研究出发,提出了目前最具有潜力的炼铁新技术;然后在国家碳中和战略的大背景下,综述了目前国际上的非高炉炼铁技术研究进展,为我国低碳炼铁发展提供依据;最后从最新微观研究手段出发,介绍了目前炼铁研究领域在微观尺度的研究进展,多尺度综合调控研究高炉炼铁过程机理,为未来低碳炼铁发展方向提供思路.

镁铝比对高炉渣脱硫能力的影响

利用双层石墨坩埚,模拟铁液滴下穿过炉渣的过程,主要研究渣中Mg O,Al2O3质量分数对炉渣硫质量分数的影响,探索镁铝比与高炉渣硫质量分数的关系.结果表明渣中Mg O质量分数由6%提高到12%时,炉渣脱硫能力逐渐提高,由12%提高到14%,脱硫能力逐渐降低;渣中Al2O3质量分数由9%提高到15%时,炉渣脱硫能力逐渐降低,但降低幅度较小,当Al2O3质量分数由15%提高到17%时,炉渣脱硫能力大大降低;Mg O质量分数小于12%,Al2O3质量分数小于15%,提高炉渣镁铝比可以显著提高炉渣脱硫能力.

含钛物料中护炉有效钛含量的控制模型

研究了含钛炉料在高炉炉缸内的还原行为及其对炉缸的保护机制，在此基础上建立了渣铁中有效钛含量的控制模型．根据高炉的实际生产参数实时计算炉渣中的有效TiO2含量、铁水中TiC析出的临界Ti含量及对应的析出温度，从而指导生产实践，为护炉过程参数的选取提供理论依据．在文中给定的生产参数条件下，计算出炉渣中有效TiO2含量（质量分数）应控制在0．8％～1．0％，能达到护炉效果的铁水中Ti含量（质量分数）应控制在0．11％～0．14％，并分析了铁水成分对TiC析出的影响．

含碳球团生产工艺参数优化及固结机理研究

实验研究了含碳球团高温自还原特性,考察了焙烧温度、C/O、焙烧时间等工艺参数对含碳球团还原后金属化率和强度指标的影响,利用XRD和SEM显微分析研究了球团还原过程和固结机理.正交实验结果表明,焙烧温度是影响两项指标的最重要因素,C/O次之,焙烧时间的影响不显著.在焙烧温度1350℃、C/O比1.15、焙烧时间25min的最佳工艺条件下,金属化率最高为85.33%,球团的抗压强度达到2248N.

基于支持向量回归与极限学习机的高炉铁水温度预测

选取某4000 m^(3)级别高炉2014年至2019年时间范围内的日平均数据,以铁水温度为目标函数,首先对铁水温度的特征参量进行线性与非线性相关性分析、特征选择与规范化处理,获取了显著影响铁水温度的正负相关性特征参量.在此基础上,基于支持向量回归与极限学习机两种算法对铁水温度构建预测模型,模型均可对铁水温度实现有效预测,基于支持向量回归算法构建的预测模型较优,预测平均绝对误差为4.33℃,±10℃误差范围内的命中率为94.0%.

钢铁厂含铁尘泥球团自还原实验研究

以高炉工序的重力除尘灰和转炉工序的转炉污泥作为主要原料,配加一定量的还原剂、黏结剂和水制成冷固结球团,在高温下进行含铁尘泥球团自还原实验.结果表明,将重力除尘灰和转炉污泥混合制成自还原冷固结球团,不仅可弥补单种物料成球性能的不足,还可实现含铁尘泥球团的自还原,充分利用尘泥中的Fe,C和Ca O等资源;含铁尘泥球团的金属化率和脱锌率都随反应温度的升高而逐渐增大,1 300℃时,球团金属化率和脱锌率可分别达到91.35%和99.25%;随着反应时间的延长,球团的金属化率和脱锌率也逐渐增大,且在反应开始5 min内即可分别达到50.68%和75.82%;含铁尘泥球团的金属化率和脱锌率随着配碳量的增加而呈现先增大后减小的趋势,变化幅度较小.

钒在高钛渣系与铁液间分配行为与热力学分析

为了提高钒的回收率,增加熔分过程中渣铁间钒的分配比,在实验室条件下,利用分析纯试剂,研究了钒在CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2-V2O3低碱度高钛渣系与铁液间的分配行为。结果表明:在实验研究范围内,钒在铁渣间的分配比随碱度的升高而增加,随终渣V2O3含量的升高而降低。由热力学活度因子模型,终渣碱度与钒含量的变化影响了炉渣和铁液中钒的活度因子以及表征还原势的系统活度因子,从而引起钒还原势与分配比的改变。同时,利用实验所得钒在渣铁间分配的相关数据,结合瓦格纳和聚集电子相模型,计算了钒碳热还原反应的平衡常数K和吉布斯自由能ΔGΘ,这些值与相关发表的数据相差较小,误差分别为1.91%和0.56%,因而,提供了一种较准确的钒在渣铁间分配的热力学计算模型。

含铁尘泥自还原团块固结机理及强度劣化

研究以水泥作为黏结剂的含铁尘泥自还原团块的强度和膨胀率随焙烧温度的变化关系,通过对焙烧后的团块进行扫描电子显微镜分析、能谱分析、X线衍射分析,对自还原团块的固结机理与强度劣化原因进行研究。研究结果表明：水泥黏结剂在低温时可以通过水化固结作用保证团块具有足够高的强度;高温时能够通过改善还原反应的动力学条件,促进还原反应的进行,增强金属铁连晶结构来提高团块强度,而且能够降低团块的体积膨胀趋势;焙烧过程中团块强度的最低值出现在800℃左右,体积膨胀率在900～1 000℃之间达到最大。