含碳高硅矿球团在H_(2)-H_(2)O-N_(2)和CO-CO_(2)-N_(2)气氛下还原过程研究

针对高炉炼铁节能减排的新要求,在H_(2)-H_(2)O-N_(2)和CO-CO_(2)-N_(2)气氛下研究碳复合团块的反应行为。通过化学分析法、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)分析了复合团块的成分、矿相及微观形貌,对CO-CO_(2)-N_(2)和H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下碳复合团块的还原行为进行了分析,并建立了复合团块反应动力学模型。结果表明,在1 073、1 173、1 273、1 373 K温度下,复合团块在H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下的还原度和碳气化率均高于CO-CO_(2)-N_(2)气氛。对2种气氛下含碳团块在1 273 K时的反应过程进行分析,XRD图谱表明,在H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下反应20 min后,团块中FeO相消失;在CO-CO_(2)-N_(2)气氛下,一直存在团块中FeO相,说明复合团块在H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下还原性更好。对比2种气氛下的扫描电子显微镜(SEM)照片,当反应进行到25 min时,金属铁在复合团块边缘大量聚集。综合考虑气固相之间化学反应的质量守恒和传质行为,建立复合团块反应动力学模型。结合实验结果进行分析,模型拟合结果较好。

“双碳”背景下提高高炉烟煤配比的探索与实践

在“双碳”背景下,企业自主减碳研究至关重要。为了减少资源稀缺的无烟煤消耗,提高高炉喷吹烟煤配比成为一项重要措施。通过对喷吹煤性能的认真研究,发现主要喷吹煤种之间存在性能差异。因此,有必要采取控制制粉系统氧含量、磨机温度等措施,保障喷吹制粉系统的安全运行。同时,应加强上下部的调剂匹配,促进煤气流的合理分布,弥补烟煤配比提高可能带来的不利影响。通过这些努力,成功实现烟煤配比达到50%以上的目标,使高炉炉况稳定顺行,并且取得了良好的技术经济指标。

声呐化渣结合煤气分析仪应用实践

针对90 t顶吹转炉冶炼过程中依靠人工经验化渣,影响转炉生产效率的问题,结合使用了声呐化渣系统和煤气分析仪,并优化了喷溅指数、加料方式等工艺参数,采取上述措施后,转炉一次拉碳合格率提高了9.6%,跑渣率下降了2.5%,化渣合格率提高了35%,转炉平均冶炼周期降低2 min/炉,提高了转炉的冶炼效率。

高炉高比例块矿炉料运动及分布模拟

以某1800m^(3)高炉为研究对象,建立炉顶装料系统三维模型,利用离散单元法(DEM)模拟整个装料和布料过程中炉料的运动及分布。模拟结果表明:①块矿主要位于受料斗及料罐的右侧,可以根据装料方式和布料矩阵预测块矿的分布;②当炉料结构为75%烧结矿+5%球团矿+20%块矿时,块矿主要分布于高炉边沿和炉喉径向的中间区域,在高炉中心分布较少,但块矿占比较高,接近40%;③随着块矿比例的增加(8%~25%),虽然高炉半径方向的块矿质量增多,但是块矿在炉喉径向的分布不受影响。

汉钢2280 m^(3)高炉降低燃料成本的生产实践

对汉钢2280 m^(3)高炉降低燃料成本生产进行总结,于2022年对高炉进行提煤降焦技术攻关,通过采取优化燃料结构、加强入炉料质量管控、固定高风温操作、合理上下部调剂、稳定炉温控制、降低生铁硅偏差、调整冷却制度、减少渣皮脱落等技术措施,使高炉生产指标得到显著提升,煤比由122.7 kg/t提高到162.0 kg/t,焦比由412.5 kg/t降低到367.9 kg/t,燃料比由535.2 kg/t降低到529.9 kg/t,吨铁燃料成本降低了75元,每月产生的经济效益为1350万元。

高炉炼铁工艺节能减排技术研究

高炉炼铁具有工艺流程简单、生产效率高的优点,是一种应用最广泛的炼铁技术,但炼铁过程中需要消耗大量的能源。随着全球钢铁工业竞争的加剧,如何减少在炼铁过程中的能源消耗,提高炼铁的经济性便成了钢铁企业必须认真考虑的问题。于是从冶炼前端、中端、后端三个阶段入手,提出了高炉炼铁节能减排的措施,为优化钢铁冶炼工艺,提高钢铁冶炼经济性和市场竞争力奠定了基础。

酸性料平铺技术在高炉上的应用实践

莱钢2号1 880 m^(3)高炉的炉料结构以高碱度烧结矿为主,配酸性球团矿和天然块矿,粒度小于40 mm的焦丁也随矿石一起入炉。通过对多次炉况波动进行总结分析,逐步摸索出一整套酸性料平铺技术,经十余年来对酸性料与焦丁在烧结矿中平铺参数的持续跟踪分析,逐步掌握平铺长度与平铺位置等参数对高炉炉况的影响规律,逐步完善了酸性料平铺技术,有力地促进了炉况长期稳定顺行和经济技术指标改善。

一元散体颗粒物料在回转窑截面上的运动与混合

针对物料的散体颗粒性质,采用离散单元法建立颗粒物料的运动模型,计算物料在回转窑内的运动与混合过程。通过"颗粒接触数"定义混合指数,分析物料在回转窑内的径向混合。结果表明:模型所得物料的混合形态与实验观测结果相符,回转窑转动6至8圈后,径向混合形态趋于稳定;根据"颗粒接触数"定义的混合指数能更合理地描述物料的混合程度,物料混合指数与时间成指数函数关系;混合速度随回转窑转速的增加而增大,转速越高,混合程度达到饱和所需时间越短,但是所需的转动圈数会增多;转速较低时,混合速度随填充率的减小而增大,但是转速增加到20 r/min后,混合速度随填充料的减小而减小;回转窑转速越高,物料动能的耗散性越强。

炼铁高炉TRT系统炉顶压力动态数学模型研究

为实现高炉顶压的高精度控制,提出了高炉煤气余压透平装置(TRT)系统炉顶压力的动态数学模型.在分析TRT系统工作机理基础上,将其分解为高炉煤气反应容器、炉顶压力容器、煤气管道、煤气流量调节阀4部分.根据气体流动方程,通过线性化和拉氏变换,建立各单元的动态数学模型.结合基于高炉煤气生成过程经验公式和物料平衡关系的各单元模型,推导出TRT系统的高炉顶压动态数学模型.分析了旁通阀开度及鼓风机风量对高炉顶压的影响.结果表明,由该模型得到的顶压变化趋势和现场数据基本一致.当鼓风机流量增大时,顶压将增大,旁通阀开度增大时,顶压将减小.

基于离散单元法的回转窑物料崩落运动及接触力链研究

考虑颗粒物料的离散性质,采用离散单元法建立物料的运动模型,模拟物料的塌落和滚落运动过程,并分析物料颗粒之间的接触力分布及力链结构.结果表明:滚落模式的颗粒相互碰撞剧烈;滑移与塌落的分界线呈幂函数曲线,物料填充率过小易导致滑移;强力链约占力链总数40%,分布在物料底层近90%的厚度区域,而物料表层10%厚度为弱力链区域;塌落、滚落运动中颗粒的崩落主要发生在力链易断裂的弱力链区域;力链近似对数正态分布,切向力是导致力链断裂和表层颗粒崩落的因素.

回转窑截面物料运动及力链结构的数值试验

采用离散单元法从颗粒尺度建立回转窑内物料的运动模型,以球形沙粒为例,通过数值计算,研究回转窑截面上物料的运动模式和力链结构。以Froude数、物料填充角、窑壁摩擦因数为变量,模拟物料的滑移、塌落、滚落、泻落、抛落和离心6种运动模式,模拟结果与实验观测结果相符。研究结果表明:回转窑内物料力链由表层弱力链区域(约占料层厚度10%)和底层强力链区域组成;滑移、塌落、滚落和泻落4种模式中,底层强力链结构稳定,颗粒之间相对静止,表层弱力链断裂和重组频繁,具体运动模式由窑转速和表层力链断裂重组的速度决定;实际转速中,泻落模式的物料颗粒碰撞最强烈。

高炉中心装焦时煤气、炉料流场的有限元法解析

开发了高炉复杂料面（Ｖ型、Ｍ型）及中心装焦条件下的煤气流场和压力场解析模型、高炉固态炉料流场和势函数解析模型；

离散单元法高炉无钟炉顶布料模拟研究

从动力学角度，采用离散单元法研究炉料颗粒的受力和运动，建立高炉无钟炉顶布料数值计算模型，模拟无钟炉顶布料过程和料面形状。模拟与实测对比表明，两者基本吻合，证明离散单元法在高炉无钟布料应用中可行，并为高炉无钟炉顶布料的机理研究开辟了一条新的途径。

混合神经网络及其在高炉径向煤气流模式分布中的应用

提出一种高炉径向煤气流模式分布的混合神经网络模式识别方法，针对从“样本特征模式空间”到“样本类别空间”具有较强非线性的模式识别问题，提出了一种由自组织竞争子神经网络（ＡＳＣＳＮＮ）和基于径向基函数子神经网络（ＲＢＦＳＮＮ）串联而成的混合神经网络．其中，ＡＳＣＳＮＮ用于对输人的特征模式空间进行自组织分类，以使识别更加稳定；ＲＢＦＳＮＮ对样本特征模式进行识别．根据工业现场采集数据进行实验，验证了该方法的可行性．

含锌含铁尘泥球团自还原试验研究

为了综合利用鞍钢含锌含铁尘泥,又不引起高炉锌富集,探索利用尘泥中的碳作为还原剂自还原尘泥中的铁氧化物及氧化锌、氧化铅的可行性,将几种尘泥配制成具有一定还原剂含量的尘泥混合料,进行了尘泥混合料的造球试验和球团自还原焙烧试验。试验结果表明,采用自还原工艺处理鞍钢高锌尘泥适宜的工艺参数为:铁、锌和铅氧化物所需还原剂量的适宜游离碳过剩系数为1.0～1.2,还原温度为1 050～1 200℃,还原时间为20～35 min。

球团气基还原联合高温熔分实现高磷铁矿脱磷的研究

针对高磷铁矿脱磷提铁的难题,文中提出了球团气基还原联合高温熔分的工艺路线。通过化学分析、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)分析了高磷铁矿球团的组成成分、矿相结构、微观形貌,探究了不同还原气氛(CO、H_(2))下球团的还原行为,并对金属化球团高温熔分获得低磷铁水的主要影响因素进行了研究。结果表明,鲕状高磷铁矿制备成球团,经过氧化焙烧后,原矿粉中的鲕粒结构被彻底破坏,球团中Fe^(2+)含量为0.69%;当还原温度为1 173 K时,高磷铁矿球团在H_(2)气氛下的还原性优于CO气氛,而在较优条件50%H_(2)-50%N_(2)(体积分数)气氛下进行还原焙烧后,球团的金属化率可达90%。熔分过程中,向金属化球团中添加CaO有利于获得低磷铁水,当金属化球团中CaO添加比例为15%(质量比),熔分后可以获得磷含量为0.35%的铁水,且铁回收率为88%。

炉腹煤气量指数与Rist线图探析

重点阐述了高炉炉腹煤气量指数和吨铁炉腹煤气量之间的关系,通过提高炉腹煤气量指数时,进入风口的吨铁耗氧量的变化建立了两者的关系,使用Rist线图解决了提高炉腹煤气量指数导致燃料比上升的关键,提出了用吨铁耗氧量的变化作为控制炉腹煤气量指数的判据。

焦炭坍塌理论在钟式高炉炉顶炉料分布模型中的应用

在建立钟式高炉炉顶布料模型时采用了焦炭坍塌理论 ,在考虑坍塌和不考虑坍塌两种情况下比较了模型计算的结果 ,并对影响坍塌量的主要因素进行了分析讨论。

BP算法在高炉煤气流分布模式识别中的应用

将模式识别中的统计方法与人工神经网络方法有机地结合起来 ,设计了一种综合的高炉煤气流分布模式识别系统·该系统具有精度高、训练时间短、收敛速度快等特点 ,为实现高炉实时操作控制奠定了基础·所研制的高炉煤气流分布模式识别系统的可视化软件界面友好 ,美观易用·

高炉布料的焦层坍塌建模方法研究

炉料分布是影响高炉内煤气流分布的决定性因素之一。在高炉布料过程中,矿石的冲击作用使部分焦层坍塌并堆积到炉中心区,考虑这一因素对料层分布的影响,在试验和统计分析基础上,采用一种简化方式模拟了布料过程的焦层坍塌现象。它以专家规则修正料面曲线,依据物料平衡关系求解模型参数,通过分析高炉径向温度和径向矿焦比分布,间接验证了布料模型中焦层坍塌修正方法。