钢渣淬冷粒化研究现状及进展

全国每年新增钢渣排放量在1亿t以上,利用率仅为10%~20%,转炉液态钢渣中有“渣、铁、热”等丰富资源,简单堆存或者填埋造成了极大浪费。目前的钢渣粒化主流技术主要有热闷法、风淬粒化法、滚筒法等,其均基于钢渣粒化和游离氧化钙(f-CaO)的消解开发,便于后续的破碎筛分磁选,以得到渣钢、磁选粉和尾渣。这些方法虽在一定程度上解决了其他方法存在的投资大、占地多、污染重等问题,但依然存在钢渣资源利用不完全、体积安定性风险、磨矿成本高、铁含量高等问题,笔者提出采用改质重构与气水两相混合流体淬冷粒化技术相结合的方法处理钢渣,该方法向液态钢渣中加入酸性熔剂和还原剂进行改质,利用气体的高运动速度和水的高导热性将液态钢渣迅速冷却成固体状颗粒,降低了钢渣纤维化的情况,兼顾重构渣的粒化与余热回收效率。提铁后的尾渣在粒度分级后可用于建材制备、土壤改质及微晶玻璃、陶瓷材料领域,但目前该方法还处于研究阶段,不够成熟,后期还需在高性能钢渣粒化材料制备、环保利用与资源化、钢渣深度加工发展方面进行深入研究。

气淬作用下熔渣粒化机理及破碎效果分析

针对熔渣气淬粒化工艺,在实验的基础上开展了气淬作用下的熔渣粒化过程数值模拟.利用VOF模型追踪自由界面、Realizableκ-ε模型处理湍流流动.模拟得到了气淬熔渣粒化过程,并分析了熔渣破碎机理.进一步建立了无量纲数局部动量比,对熔渣的黏度及气渣局部动量比进行了影响因素分析.结果表明:熔渣存在两种破碎形式,一种为R-T不稳定性所产生的柱状破碎,主要由渣流迎风面和背风面存在的局部高压区所导致;另一种为K-H不稳定性主导的表面液膜破碎,其主要由气渣界面间的速度梯度所引起.熔渣黏度的增加会使熔渣的颗粒粒径增大,破碎效果降低;气渣局部动量比的增大增强了熔渣的表面液膜波动,使剥离的颗粒数量增多,破碎长度减小,熔渣破碎效果加强.

液态钢渣气淬粒化过程数值模拟

通过建立液态钢渣粒化和凝固过程的物理和数学模型,利用FLUENT软件对不同条件下的粒化和凝固过程进行数值模拟。结果表明:氮气射流的冲击动能以及射流的流场分布规律对液态钢渣的粒化效果影响显著;0.5 MPa氮气压力下,温度场分布规律和粒化效果均好于0.3 MPa的;1 m/s风速下渣粒的凝固时间为1.45 s,340 m/s风速下渣粒凝固时间为0.25s,凝固时间缩短了1.2 s。

国产纳米晶软磁合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9淬态脆化机制初探

在对国产纳米晶软磁合金淬态脆化进行统计分析基础上，用Ｘ射线衍射、透射电镜、自由体积等方法对该合金淬态脆化机制进行了初步探讨。试验结果表明，现生产条件下，合金淬态脆化与晶化无关，可能与结构弛豫有关。本文还讨论了减轻淬态脆化的途径。

纳米晶软磁合金Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9淬态脆化机制研究

本文采用正电子湮没、居里点与内耗等方法对纳米晶软磁合金Fe73 5 Cu1Nb3Si13 5 B9淬态脆化机制进行系统研究。研究结果表明FeCuNbSiB淬态脆化是由于发生结构弛豫造成 ,且其结构弛豫峰温度比常用Fe B Si非晶低得多 ,说明FeCuNbSiB比常用Fe B Si非晶易产生由结构弛豫造成的淬态脆化。

气淬粒化熔渣液膜破碎过程研究

采用计算流体力学的方法研究气淬粒化工艺中熔渣的粒化环节及其破碎机理,利用VOF模型追踪自由界面以及RNG K-epsilon模型描述湍流流动,对气淬作用下的熔渣粒化过程进行数值模拟,得到气淬熔渣粒化的液膜变化过程和气体流场分布,并分析局部动量比对熔渣破碎过程的影响。研究结果表明:熔渣射流在气淬作用下存在球孔状破碎和扁平状破碎2种破碎过程,气液界面间的速度梯度使K-H不稳定性产生,从而生成K-H表面波,这是发生扁平状液膜破碎的主要原因;气液界面间的压力梯度使R-T不稳定性产生,从而生成R-T表面波,这是发生球孔状液膜破碎的主要原因。当局部动量比较小时,K-H不稳定性的影响更大,增大局部动量比,K-H不稳定性的影响随之降低,R-T不稳定性的影响增强,球孔状液膜形成所需时间更短,熔渣破碎逐渐由R-T不稳定性占主导地位;增大局部动量比使R-T和K-H表面波波长均增大,使熔渣颗粒从液膜表面剥离和撕裂的难度增大,颗粒形成的频率降低,增加熔渣粒化的难度;增大局部动量比会让熔渣液膜破碎长度增大,使熔渣发生破碎的时间更晚,熔渣颗粒的飞行距离和换热时间变长。

气淬粒化工艺中熔渣液膜破碎数值模拟

液膜破碎为熔渣粒化过程中的一次破碎,为探究横向超声速气流中液膜的破碎机理及不同气流速度和熔渣黏度对液膜破碎的影响,利用CLSVOF(Coupled Level Set and Volume of Fluid)方法,建立气-液两相流的三维数值模型,对高炉熔渣气淬干法粒化工艺中熔渣的破碎行为进行数值模拟.结果表明:熔渣先后形成扁平状液膜和球冠状液膜;两种液膜都出现波结构,在波谷处产生小孔,小孔不断长大,致使边缘液膜被撕裂;扁平状液膜破碎成宽度为一个轴向波长的条形液带,波长和破碎时液膜厚度随着气流速度的增加而降低,随着黏度的增加而增加,并得到波长和厚度的数学关系式;球冠状液膜被撕裂成环形韧带,其大小与波长无关.

液态钢渣水淬粒化的防爆技术

液态钢渣水淬粒化处理的防爆技术，适用于碱度高、流动性差、出渣频繁的转炉渣的粒化处理。从封闭系统、钢渣所含热量与水在该系统中的性状，分析水淬爆炸的原因；提出了防止爆炸的合理工艺措施及有关的设计参数。由本技术得到的粒化渣用作烧结熔剂与水泥厂的生料取得了巨大的经济效益，且在改善劳动条件与环境保护方面效果明显。

量纲分析理论在气淬钢渣粒化度问题中的运用

气淬粒化钢渣工艺是目前正在研究与探索的干法处理钢渣的一种新工艺,确保钢渣气淬后具有一定的粒化度是这一工艺要达到的目标之一。该项研究围绕气淬钢渣的粒化度问题,运用量纲分析理论,分析了钢渣的粒化度与各种控制参量的关系,并为获得这一关系及气淬工艺的最佳控制参数提出了模拟实验方案。

Fe基非晶薄带淬态表面晶化的形成

目前,国内制备的Fe基(Metglas 2605S—2)非晶薄带,其表面(特别是贴辊面)经常出现晶化。而表面晶化的存在,将会恶化其磁性能,如:磁感、矫顽力和铁损等。表面晶化既可能在制带阶段产生,也可能在热处理阶段产生。而快淬时产生的表面晶化尤其引人关注。影响淬态表面晶化的因素很多,如:化学成分、制带工艺参数、冷却辊材质、冷却辊表面光洁度等。

碱激发化学结合陶瓷的反应机理

采用水玻璃激发高炉粒化矿渣,制备出了强度等级达到水泥52.5的化学结合陶瓷,并研究其反应机理。X射线衍射分析及扫描电镜分析表明,主要反应产物有C-S-H无定形凝胶、水化钙铝黄长石、水化铝酸钙、钠长石等,其中C-S-H与硅酸盐水泥相比,不仅C/S低,而且碱含量较高。结合体系pH值与反应热的测定分析认为:水玻璃的掺入,OH-离子迅速从高炉粒化矿渣表面产生激发作用,打破高炉粒化矿渣玻璃体的Si-O及Al-O键,加速Si4+、Al3+、Ca2+离子的溶解,反应过程通过诱导前期、诱导期、加速期、稳定期、2次加速期、2次稳定期等阶段完成。

气淬高炉渣颗粒凝固行为数值模拟

针对气淬粒化装置中高炉渣颗粒的凝固行为,采用凝固熔化模型、流体体积函数模型和离散坐标辐射模型进行了三维瞬态模拟。考虑炉渣凝固过程中的物性参数变化,主要研究了颗粒的凝固过程、相界面移动速度、颗粒温度分布及周围空气速度分布。结果表明:颗粒凝固过程中固相分布不均匀,迎风面固相厚度大于背风面,这主要由迎风面空气速度比背风面快所致;固相-模糊区界面和模糊区-液相界面移动速度先增加后降低,这是由于在颗粒凝固前期导热系数的影响占主导地位、在凝固后期导热热阻的影响占主导地位;在凝固过程中,颗粒温度由外向内逐渐升高,内部温度降低缓慢。

冰铜水淬系统的生产实践

介绍了云锡铜业分公司冰铜水淬系统的生产实践,对该工艺在实际生产中出现的问题进行分析总结,从而制定出相应的技术解决措施。

粒化水渣综合利用

鹤岗热电厂依靠技术改造 ,增加旋风炉参烧石灰石配比 ,提高水淬粒化矿渣氧化钙含量 。

采用亚硫酸钠浸提水淬冰铜渣中的银

采用亚硫酸钠溶液对新疆阜康冶炼厂造锍捕集所得贵金属合金经硫酸化焙烧—水淬渣进行浸出,系统考察了工艺参数如固液比、亚硫酸钠浓度、溶液pH值、浸出时间、粒径以及浸出温度对银浸出率的影响。结果表明,银的最优浸出条件为:固液比200 g/L、亚硫酸钠浓度200 g/L、溶液pH值7.5、浸出时间120 min、浸出温度20℃,在此最佳条件下,可以高效提取渣中的银,所得银浸出率为97%。

变换冷却系统第一淬冷器问题及对策

针对变换装置第一淬冷器存在的冷凝液用量大、瓷球粉化影响淬冷器的长周期运行等问题进行探讨。对第一淬冷器入口管道增加喷淋装置等实施技术改造,改善雾化效果,减少冷凝液消耗,酚氨回收处理煤气水量负荷大的压力得到缓解,确保装置安全稳定运行。

20Cr11MoVNbNB钢强度曲线出现转折的原因

研究了淬火700℃回火的20Cr11MoVNbNB钢在550—650℃时效0—5000h的强度、硬度随L-M参数P=T(20+1gt)的关系曲线出现转折的现象.发现转折的原因是:(1)该钢的主要沉淀相M_(23)C_6的平均尺寸明显粗大化;(2)Iaves相MoFe_2的析出;(3)基体中固溶 Mo量明显减少;(4)基体发生明显回复和再结晶。

高炉熔渣粒化工艺试验及其数值仿真研究分析

重点介绍了干式粒化工艺中的离心粒化工艺和气淬粒化工艺,由于高炉熔渣的粒化破碎是高温瞬态过程,只通过试验的手段难以监测,因此从试验和数值仿真两方面研究了干式粒化工艺的发展和应用现状。通过对两种工艺的总结和比较,认为气淬粒化工艺具有粒化效果好、处理渣量大等优点,从行业发展和工业化应用的角度来看,是未来匹配大型高炉生产过程最具发展前景的干式粒化工艺。

钢渣气淬粒化过程流场数值模拟研究

通过建立液态钢渣粒化过程的物理和数学模型,阐述液态钢渣气淬粒化工艺的粒化机理,利用FLUENT软件对不同条件下粒化过程流场进行数值模拟,模拟结果表明:氮气射流分为射流初始段、射流基本段和射流消散段三个阶段;射流的最高速度分布在射流中心线上,且速度的大小与射流的径向距离成反比;射流的冲击动能以及射流的流场分布规律对液态钢渣的粒化效果影响显著;拉瓦尔喷嘴的理想直径为D=10 mm;马赫数的增加可提高射流的冲击动能,有利于钢渣的粒化。