高炉初渣形成过程及其性能优化研究

初渣形成过程及其性能优化对高炉强化冶炼和提高煤比至关重要。研制初渣形成实验炉,并对8种不同炉料结构进行了研究。结果表明,初渣中混入未燃煤粉可使初渣的黏度增大2倍以上,提高球团矿配比对改善初渣流动性和减少初渣量有利。针对武钢冶炼条件,建议适当增加炉料中的球团矿配比。

不同单种炉料熔滴特征及初渣形成变化

研究了烧结矿、球团矿、块矿等不同单种炉料在模拟高炉条件下的软化熔融特征,显示了酸性炉料和碱性炉料成渣过程的差异性。同时提取各单种炉料在不同阶段形成的渣样,对其进行化学成分和矿物组成分析,得出各种单种炉料的炉渣形成变化过程。

未燃煤粉对高炉初渣粘度的影响

在实验室条件下,研究了高炉富氧大喷煤而产生的未燃煤粉对高炉滴落带形成的初渣的粘度影响。研究结果表明,未燃煤粉以固体质点形式分散在初渣内部时,使初渣粘度大大增加,渣铁熔体难以滴落;当未燃煤粉粘附于初渣表面时,初渣粘度有所增加,在高炉生产条件下,对渣铁的滴落影响不大。

初渣流动方式对高炉内硅传递过程的影响

从初渣偏斜流动的观点出发,对高炉滴落带生铁中硅含量的变化过程进行了热力学分析和实验研究,探讨了初渣偏流与炉内硅还原过程的相互关系。结果表明,高炉内生铁中硅含量的变化规律受初渣偏流和高温下焦炭对 SiO_(g)的还原反应所控制,从而提出了合理的高炉冶炼低硅生铁的技术措施。

高炉软熔带特性及初渣流动规律的研究

通过理论分析及模拟试验研究了高炉软熔带气体力学特性和初渣流动规律。初渣偏流的力学特性表明:初渣的偏流仅决定于其本身的重度和压力场性质,而与粘性力无关。同时通过软熔带结构特性试验可知,软熔带结构对阻力损失及初渣偏流的影响是一致的,即阻力损失越大,初渣偏流越严重。

FeO和Al_2O_3质量分数对高炉初渣粘度的影响

以高铝烧结矿在高炉软熔滴落过程中形成的高炉初渣为主要研究对象,在实验室条件下采用分析纯试剂进行初渣的制备,分别探讨了CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-FeO五元渣系中,FeO(5%~15%)及Al_2O_3(6%~15%)质量分数对初渣粘度和熔化性温度的影响规律。实验结果表明:在碱度(CaO/SiO_2)为2.0时,炉渣粘度随FeO质量分数的增加而减小,且FeO质量分数越多,炉渣的熔化性温度越低;当FeO质量分数为5%时,随着Al_2O_3质量分数的增大,炉渣粘度和熔化性温度都呈降低的趋势。

铁矿石间高温交互反应对初渣生成的影响

1前言目前,现有大部分研究仅考察了高炉渣相的各种性能.尚未有人研究铁矿石间高温交互反应对高炉内初渣生成行为的影响。由于块矿与烧结矿间并不是简单的物理混合,因此有必要分别研究单种炉料和混合炉料的初渣生成行为,进而解析铁矿石间高温交互反应机制。

转炉多元初渣脱磷研究

本课题根据正交表配制了一系列转炉多元初渣试样,利用Lumsden规则离子溶液模型预测其脱磷能力,并进行实验验证,从而找到一种最佳的低熔点高脱磷的初渣配比。

转炉初渣熔点正交试验

用正交试验法配制一系列多元渣系,测定这些渣系的熔点,最低的达到1272℃,所以合理选择含有多种组份的初渣,对初渣熔点的降低十分有利。影响初渣熔点的主要因素是CaO/SiO_2、MgO和Al_2O_3,次要因素是Fe_2O_3/ΣFeO、(CaO+0.7MgO)/ΣFeO、MnO和CaF_2。用Al_2O_3取代CaF_2的助熔作用是有意义的。

高炉中初渣的起泡行为

使用专门开发的实验设备研究了一解剖高炉中烧结矿在熔化后还原过程中的起泡行为，并探讨了影响起泡行为的各种因素。烧结矿的起泡能力随高炉中已达到的还原度的增加而降低。熔渣碱度在０．７～１．０时起泡最为激烈。按碱度不同，泡沫渣的体积在一定的脉石含量及温度范围内出现一个最大值。加入１．０％～３．５％Ｋ_２Ｏ可明显强化酸性和自熔性渣的起泡行为。

从风口喷吹熔剂对炉料软熔性能和初渣性能的影响

试验研究了从风口喷吹碱性熔剂对高炉炉料软熔性能和初渣性能的影响。结果表明,随着综合炉料碱度的减小,滴落温度略有降低,滴落初渣中FeO含量明显增加,初渣流动性改善。还发现,烧结矿碱度过高可能加大滴落初渣与炉腹初渣的碱度差距,对初渣的稳定性产生不利影响。理论计算分析表明,采用从风口喷吹熔剂的技术有利于提高高炉的产量。

高炉初渣及中间渣软熔性质的研究

针对目前高炉炼铁原料条件日益恶化,冶炼强度不断加大,铜冷却壁热面渣皮出现稳定性下降、频繁脱落的现象,以及包钢高炉渣成分的特殊性,采用试验研究与相图分析的方法,对包钢高炉初渣及中间渣的软熔性质进行研究。结果表明,w(Fe O)为15%时,弱酸性的包钢高炉渣的稳定性较差,且碱度对高炉初渣及中间渣的稳定性影响比渣中w(Fe O)的变化更为显著;相比于w(Fe O)对高炉渣软熔性质的影响,K2O的作用更强:碱度为1,w(Fe O)为15%时,高炉渣中w(K2O)每增加0.5%,其软熔温度降低20℃左右,而Ca F2含量由1.47%增加到2.67%,对高炉渣软熔性质的影响并不明显。

含铁炉料间高温交互作用对初渣生成行为的影响

为了考察高炉内烧结矿与块矿间的高温交互反应对其初渣生成行为的影响,本文采用试验研究结合理论计算的方法,研究烧结矿、块矿及其二者混合炉料的初渣生成行为及其初渣特性.结果表明:单种块矿或烧结矿的初渣生成温度区间宽;烧结矿与块矿间的高温交互反应能显著改善块矿的初渣生成行为,并降低其初渣黏度;铁矿石间高温交互反应程度的强弱受其化学成分、还原性能、气孔率等因素的影响.

不同碱度条件下FeO对初渣软熔特性的影响

高炉初渣软熔特性对高炉冷却壁挂渣能力的影响巨大，进而影响高炉顺行及安全生产。根据高炉解剖试验结果确定高炉初渣成分变化范围，采用纯试剂配制高炉初渣，研究了初渣中FeO质量分数变化对高炉初渣软熔性能的影响。结果表明，在不同碱度条件下，FeO质量分数变化均对初渣软熔性能影响巨大，随着FeO质量分数的上升，初渣软熔温度下降；初渣碱度在1．3左右时初渣软熔温度较低，过高或过低的初渣碱度均不利于形成稳定的渣皮。

TiO_2对含钛高炉初渣物相转变与黏度的影响

为了研究含钛高炉初渣的形成过程和各种物相成分相互作用、迁移重组的过程,明晰TiO_2对高炉初渣形成的影响规律,利用FactSage热力学软件及旋转柱体式黏度仪研究了TiO_2质量分数对高炉初渣熔化温度、物相转变行为以及初渣黏度的影响。结果表明,随着初渣中TiO_2质量分数的增加,含钛高炉初渣熔化温度升高,TiO_2质量分数从4%增加到16%,其熔化温度从1 360升高到1 410℃,增加了50℃;含钛高炉初渣中TiO_2质量分数对初渣中各种物相组成的转变和比例都有较大的影响,随着TiO_2质量分数的增加,初渣固液相共存的温度区间变大,使高炉软融带变宽;TiO_2对含钛高炉初渣黏度的影响相对较为复杂,当TiO_2质量分数为4%～8%时,含钛高炉初渣黏度-温度曲线呈现出"碱性渣"的形态;当TiO_2质量分数为16%时,含钛高炉初渣黏度-温度曲线呈现出"酸性渣"的形态。

FeO、Al2O3和MgO质量分数对高炉初渣黏度的影响

以涟钢7号高炉软熔带炉料滴落形成的初渣为研究对象进行化学成分分析,采用分析纯试剂制备高炉炉渣渣样,探究CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO五元渣系中,w(FeO)为3%~8%、w(Al2O3)为9%~13%及w(MgO)为2%~6%对涟钢7号高炉初渣黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明,在碱度为1.373时,炉渣黏度随FeO质量分数的增加而减小,且FeO质量分数越大,炉渣的熔化性温度越低;当w(MgO)为7.38%、w(FeO)为5%时,炉渣黏度和熔化性温度都随着Al2O3质量分数的增加而减小;当w(Al2O3)为10.95%、w(FeO)为5%时,随着MgO质量分数的增加,炉渣黏度和熔化性温度都呈现降低趋势。

高炉喷吹煤气对成渣过程的影响

向高炉喷吹富氢煤气代替喷煤对高炉成渣过程产生重要的影响。对喷吹煤气后高炉的成渣过程进行了模拟研究,结果表明:FeO的含量决定了初渣的性能。在炉腹区域,氢气具有很强的还原能力,渣中FeO含量迅速减少,但同时炉渣成分快速接近终渣成分,使炉腹渣仍具有较好的熔化性和流动性。由于没有未燃煤粉和煤粉灰分的加入,初渣到终渣的成分变化较小,改善了喷煤气高炉的成渣过程。

不同炉料C还原软化熔融及成渣过程

为直接观察不同炉料软化熔融及成渣过程,本试验采用了卧室高温可视反应炉,全面记录了试样在试验过程中的变化,并观察到含铁炉料在高温下软熔及成渣行为,本试验研究了4种单类含铁炉料及2种混合炉料还原软化熔融及成渣过程,得到试验过程直观图像,采用矿相解离分析仪分析生成物质的物相组成。结果表明,不同类型含铁炉料C还原形成的渣相中物相组成差异很大,高碱度烧结矿主要形成CaO-SiO_2-Al_2O_3-FeO-MgO五元系渣,球团矿形成SiO_2-Al_2O_3-FeOCaO四元系渣,块矿形成FeO-SiO_2二元系渣;试验中有气泡生成现象,该气泡生成现象反应了初渣的高温物理性能,渣相中FeO含量越高,其与内生气源生成气泡能力越强。

高炉初成渣对冶炼的影响

近代高炉冶炼中,难行与悬料是影响高炉产量的一个主要的原因,它在高炉上是一个常见而普遍发生的故障,因而对高炉指数有着很大的影响。这些故障与初成渣有密切的关系,因此高炉工作者很早就注意到了这一问题,近数十年来在实验室中以及在高炉上作了不下数十次的实验,但到目前为止。