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.

湘钢2号高炉炉缸活性评估

实时监测和准确评估高炉炉缸活性对于高炉高效稳定生产有极重要的意义。对国内外炉缸活性表征方法及预测模型进行了调研,并基于湘钢2号高炉的生产实践数据,使用代表性炉缸活性表征方法和模型对上述高炉炉缸活跃性进行了评估。研究表明:(1)国内外钢铁工作者大多使用生产经验和表征指标反映炉缸状态,具有滞后性;(2)湘钢2号高炉2021年1—4月平均利用系数为3.22 t/(m^(3)·d),平均燃料比为504 kg/t,炉缸活性较强。(3)高炉炉缸活性模型表征结果存在较大差异,且与高炉生产指标表征结果存在一定偏差。综合考虑高炉指标及表征模型结果,湘钢2号高炉于2021年1月炉缸活性较好,2—3月炉缸活性中等,4月炉缸活性较差。

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。

烧结熔剂的活性度和显微结构研究

通过活性度实验和显微结构分析对国丰钢铁有限公司常用的3种烧结熔剂(生石灰、白云石和石灰石)进行基础性能研究。结果表明,3种熔剂的活性度均不是很好,生石灰熔剂的活性度实测值显著低于其理论值,石灰石熔剂的活性度高于白云石熔剂的活性度;白云石和石灰石熔剂的最佳煅烧温度都在1300℃左右;3种熔剂的杂质含量较多,且分布不均匀,降低了熔剂的有效含量和活性度。

红土镍矿软熔性能及还原过程研究

基于煤基直接还原工艺,采用灰熔点测定仪和相图分析对红土镍矿的软熔性能进行了研究,结果表明:随着CaO添加量的逐渐提高,红土镍矿的熔化温度和流动温度呈现先降低后升高的趋势,当CaO添加量为10%时,红土镍矿的熔化温度和流动温度最低,分别为1 315℃和1 335℃。结合扫描电子显微镜和能谱分析仪,对不同温度下反应后的球团样品进行了分析,研究了红土镍矿含碳球团的还原过程。

气相吸附钾对烧结矿冶金性能的影响研究

模拟国内某大型钢铁厂高炉中钾循环富集的实际情况,使用垂直电阻炉完成烧结矿对单质钾的气相吸附,得到的富钾烧结矿用于吸附分析以及冶金性能的实验检测。结果表明：随着烧结矿中富集钾含量的增加,烧结矿还原度从73.1%增加至81.3%;钾的存在会使还原粉化指数RDI＋3.15降低,但随着钾含量在0.10%~0.18%继续增加时,RDI＋3.15又逐渐升高;富钾后的烧结矿其软化开始温度降低,软熔温度区间变宽。

钠、锌对球团矿冶金性能的影响研究

针对国内某大型钢铁厂1^#高炉内碱金属与锌循环富集的生产现状，在实验室条件下以反应管内环境模拟高炉内的吸附环境设计了钠和锌分别对球团矿的蒸气吸附试验，来研究高炉中循环富集的钠和锌对球团矿冶金性能的影响。试验结果表明，球团矿对于钠和锌的富集率不同，球团矿对于锌的富集吸附能力较强，钠稍弱于锌；随着球团矿对钠和锌富集倍数的增加，球团矿的平均抗压强度明显下降；气相富集的钠和锌会促进球团矿的还原性（由62．9％增加到70．3％以上）；钠和锌对于球团矿的还原膨胀性能影响较弱，球团矿原样（1^#）的还原膨胀指数（RSI）为15．20％，富钠16倍（3^#）和富锌200倍（5^#）球团矿的还原膨胀指数分别为15．84％和13．63％。

含锌粉尘团块脱锌行为研究

通过正交实验分析焙烧温度、碳氧物质的量比、水分质量分数、碱度和CO_2体积分数5个关键因素对含锌粉尘的脱锌过程的影响,利用热力学软件Factsage计算分析实验温度范围内锌、铁的还原优势,并且通过扫描电镜(SEM)和X线衍射分析(XRD)Zn和Fe元素在焙烧过程中的还原行为。研究结果表明:温度是影响脱锌率最主要的因素,脱锌率随着温度的升高而显著增加。达到1 200℃时Zn单质几乎能和Fe单质同时被还原出来。脱锌的最佳工艺参数如下:温度为1 200℃,碳氧物质的量为1.0,水分质量分数为10%,碱度为2.0,CO_2体积分数为65%,在此最佳工艺条件下团块脱锌率达到82.66%。

高炉除尘灰碳质反应性研究

先以布袋灰、重力灰、煤粉分别于烧结机尾灰制成含碳球团,进行高温自还原实验。再将布袋灰、重力灰、煤粉进行酸洗后研究其微晶结构,并通过差热设备进行碳的气化反应实验,最后进行动力学计算。结果表明:含碳球团还原后的金属化率为煤粉含碳球团 >布袋灰含碳球团 >重力灰含碳球团。酸洗后煤粉w、布袋灰w、重力灰w碳质微晶结构的有序化程度依次增大,气化反应性依次降低。使用均相模型计算的得到布袋灰w、重力灰w和煤粉w的表观活化能分别为136.64 kJ/mol、88.00 kJ/mol和181.12 kJ/mol。

高炉灰和澳精粉配比对直接还原行为的影响

高炉灰是炼铁工艺的主要副产品,通过转底炉法处理高炉灰可以有效的回收这种废弃物。本文用两种高炉灰与澳精粉混合制备成含碳球团,全文通过煤粉与澳精粉制备的含碳球团进行对比,研究不同碳氧比对还原行为的影响,结果表明:随着碳氧比的升高,三种含碳球团金属化率均增大,但是金属化率的大小始终未煤粉球团 >布袋灰球团 >重力灰球团。三种球团的抗压强度和体积收缩都随着碳氧比的增加而降低。运用高炉灰与澳精粉制备金属化球团是可行的,具有很高的环保意义和应用前景。

湘钢2号高炉炉缸侵蚀形貌及破损原因

对湘钢2号高炉进行了破损调查研究,计算了炉缸侧壁炭砖残余厚度、死铁层深度和死料柱漂浮高度,同时测量了炉缸炭砖剩余厚度。研究结果表明,2号高炉死铁层深度为1.0~1.8m,远小于设计值,死料柱透液性变差,铁水环流进一步加剧,导致铁口区域炉缸侧壁侵蚀相当严重;3个铁口下方0.5~1.5m炭砖最薄处剩余厚度110mm,且炉缸圆周方向侵蚀非常不均匀,炉缸中心发生偏移。

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.

湘钢2^(#)高炉高效低耗冶炼实践

湖南华菱湘潭钢铁有限公司(简称湘钢,下同)湘钢炼铁厂2^(#)高炉在2019年大修之前,存在低产能高消耗的缺点。2020年初大修结束之后,采用非中心加焦模式,并采取一系列措施提高产量降低燃料消耗。具体措施包括:保证合理的含铁炉料结构,提高炉料质量和炉料的平均入炉粒度;制定合理的炉内操作制度、渣铁排放制度、造渣制度及上下部调剂手段。通过一系列的技术措施,2020年完成产量268.94万吨,全年利用系数维持在3.0以上,燃料消耗量较2019年降低61 kg,降低了生产成本,同时为湘钢其他高炉提产降耗提供了理论基础和实践参考。

高炉低钛渣粘度和熔化性能

使用RTW-10型熔体物性综合测定仪,测定CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2渣系粘度随温度的变化,并计算其熔化性温度,研究渣系高温冶金性能.结果表明,渣中TiO2含量由1.0%升高至2.2%时,炉渣的熔化性温度和粘度均降低;随渣中Al2O3含量的提高,炉渣的熔化性温度上升,炉渣粘度增大;在高温区,炉渣粘度小于0.7 Pa?s,炉渣仍具有良好的流动性.MgO含量由8.5%升高至10.5%时,熔化性温度逐渐降低,炉渣粘度变化较小.对于工业生产中炉渣TiO2含量较低的高炉,可考虑增加含钛原料的使用,以进行护炉操作.

生物质炭化提质制备高炉喷吹燃料的研究

生物质原料具有碳中性的属性,将其用于高炉冶炼可以降低钢铁生产CO_(2)排放。以典型农林废弃物为原料制备生物质炭,研究了热解炭化和水热炭化工艺参数对制备生物质炭高炉喷吹性能的影响。结果表明,2种炭化方式均可有效脱除生物质原料中的挥发分,提升生物质炭的品质,但热解炭化会造成灰分富集,水热炭化能够同时脱除灰分,生物质热解炭的收得率低于水热炭。生物质热解炭和水热炭的着火点较低,其中水热炭具有强爆炸性,热解炭无爆炸性,生物质热解炭和水热炭的燃烧性能和可磨性优于高炉喷吹烟煤。有害元素分析表明,水热炭的碱金属含量远低于热解炭,对于林木类生物质,2种炭化方式制得的生物质炭均可应用于高炉喷吹生产,但需控制热解炭的喷吹量;对于秸秆类生物质,应优选水热炭化的方式进行炭化提质,以降低碱金属对高炉冶炼的负面影响。

高炉炉渣熔化温度及液相生成热力学分析

为了研究温度、二元碱度、Al2O3含量和MgO含量对高炉渣熔化温度和液相生成特性的影响,结合炼铁生产中典型的高炉渣成分,利用Factsage集成热力学数据计算系统计算并绘制出了不同组分高炉渣渣系四元相图,并根据试验计算所得结果,分别分析了温度、二元碱度、Al2O3含量和MgO含量这4种因素对高炉渣熔化温度及炉渣液相区变化的作用规律,并结合生产实际给出了高炉冶炼中适宜的炉渣碱度、炉渣中合理的MgO及Al2O3含量。

竖炉法冶炼含Cr和Ni的铁水试验研究

基于竖炉工艺,以不锈钢除尘灰、铁鳞、红土镍矿、铁精矿和铬矿为主要原料,采用小型试验竖炉进行高温冶炼模拟试验,探索竖炉工艺冶炼含Cr和Ni的铁水的可行性。研究结果表明:采用竖炉法处理不锈钢除尘灰,能实现除尘灰中Fe,Cr和Ni等有价元素的回收。Ni元素基本上全部进入铁水,其回收率高达99.80%,Cr的回收率也可达到95.82%。竖炉全红土矿冶炼含Cr和Ni的铁水是可行的,而且将红土镍矿球团和不锈钢除尘灰球团搭配入炉,不仅可充分回收Fe,Cr和Ni等元素,还可减少渣量、降低焦比。竖炉采用铬矿配加铁精矿球团和铁鳞球团冶炼含Cr铁水时,铁水中Cr质量分数可达到17.5%,最高可达20.48%,Cr回收率稍低,为87.15%,但有进一步提高的可能;随着铁水中Si含量的增加,Cr的回收率逐渐提高,磷的分配比逐渐减低;当铁水Si质量分数从1.38%提高到3.73%时,Cr的回收率和磷的分配比变化不大。

生物质炭煤粉高炉混合喷吹性能分析

在“双碳”目标积极推进的背景下,节能减排已经成为当前钢铁工业绿色可持续发展的重要任务之一。生物质作为可再生的碳源,应用于高炉炼铁可显著降低钢铁生产的CO_(2)排放。为改善生物质原料应用于高炉喷吹的冶金性能,分别采用热解炭化和水热炭化对生物质原料进行炭化提质制备生物质炭,并探究了生物质炭与煤粉混合搭配进行高炉喷吹的可行性。结果表明,生物质水热炭和热解炭的挥发分高于烟煤,当生物质炭以5%~20%比例与煤粉混合时会使混煤的固定碳含量和发热值降低,但降低幅度较小。当生物质炭配比低于20%时,混煤无爆炸性,着火点大于350℃,满足高炉制粉和喷吹系统的安全性能要求。生物质炭具有较好的可磨性和燃烧性,能够改善混煤的制粉性能和风口前的燃烧性能。生物质热解炭灰成分中含有较高的碱金属,造成生物质热解炭混煤的灰熔点降低幅度远大于生物质水热炭混煤。通过对生物质炭混煤方案的碱负荷变化分析发现,高炉喷吹生物质热解炭对高炉冶炼碱负荷影响大于水热炭,生物质炭配比为20%,高炉喷煤比为140 kg/t时,生物质热解炭混煤方案的碱负荷增加0.3943 kg/t,生物质水热炭混煤方案的碱负荷增加0.0064 kg/t。以上分析表明,生物质水热炭能够满足高炉喷吹的各项冶金性能要求;生物质热解炭由于碱金属含量高,限制了其在高炉喷吹生产中的应用,发展生物质水热炭化技术是实现农林废弃生物质资源在高炉炼铁工序高效应用的关键。

基于正交法的高炉渣排碱试验研究

为了改善高炉渣的排碱能力，通过正交法设计试验研究了不同炉渣碱度、MgO含量、Al2O3含量和温度对炉渣排碱能力的影响，并使用Factsage软件对试验用渣的黏度进行了计算。结果表明：碱度是影响炉渣排碱能力最重要的因素，温度次之，MgO、Al2O3含量变化对试验结果的影响较小；温度、碱度、MgO含量的升高都不利于排碱；具有较强排碱能力并可满足高炉冶炼要求的炉渣条件是：碱度R为0．90，MgO质量分数为8．00％，Al2O3质量分数为15．。0％～17．00％，炉渣温度为1500℃。

粉尘冷固结球团高温复合粘接机理研究

先以布袋灰、电炉灰、焦粉、水泥制成冷固结球团,进行高温自还原试验。再以纯水泥试样进行差热试验。最后以纯试剂四氧化三铁和石墨粉,配加纯氧化铝粉末并且不添加粘结剂制成的冷固结球团进行自还原试验。通过检测其抗压强度、扫描电子显微镜-能谱分析等方法分析了粉尘冷固结球团高温复合粘接机理,研究表明：低温下粉尘冷固结球团的强度主要靠水泥粘结相保证,随着温度升高,水泥逐渐失效,在1 000℃后金属铁连晶开始生成,并成为主要粘结相,未熔固态成渣物质对金属铁连晶的形成具有负面的影响,当其含量超过15%时就会对金属体连晶的形成产生显著的影响。