添加生物质型熔剂的铁矿石烧结实验设计

为了提高本科生的科研能力,以及解决实际工程问题的实践能力,将科研项目“添加生物质型熔剂的铁矿石烧结”引入实验教学。通过讲解铁矿石烧结的生产过程及原理、熔剂对烧结矿产量和质量的影响,并向学生指出目前钢铁工业对熔剂石灰石、生石灰等消耗巨大,提出一种科学有效的固体废弃物资源化的方法,即以生物质型熔剂部分替代矿石型熔剂进行铁矿石烧结生产的方案。让学生掌握铁矿石烧结实验方法,学习实验设备操作,灵活运用所学进行专业性分析与总结,提高科研兴趣和解决复杂工程问题的能力,培养爱护矿产、节约资源意识。

基于分级递阶结构的铁矿石烧结过程智能控制

针对铁矿石烧结过程具有强非线性、大滞后、强耦合性的特点,提出一种基于分级递阶结构的烧结过程智能控制方法,建立具有智能控制层和基础自动化层的递阶控制系统。在智能控制层,首先融合灰色理论与BP神经网络方法建立烧结终点预测模型;然后建立烧结终点混杂模糊-预测控制模型;最后提出基于满意度的协调控制方法,实现烧结终点与混合料料槽料位之间的智能协调。基础自动化层实现对操作参数的稳定化跟踪控制。实际运行结果表明,该系统有效地抑制了烧结终点的波动,提高了烧结矿产量质量。

铁矿石烧结终点的优化控制

根据铁矿石烧结过程的特点，提出了烧结终点的长期和短期控制策略．长期控制根据原始料层透气性以及垂直烧结速度的状态，通过调整料高或机速实现；短期控制通过调整机速，稳定废气温度上升点实现．采用自定中心、非线性量化、控制规则自调整等方法实现了模糊控制算法的自适应．提出了用垂直烧结速度描述烧结过程透气性的观点，采用系统辨识的方法建立了垂直烧结速度的预报模型．应用结果表明：所建预报模型的准确率较高，达95％以上；系统的使用可使烧结过程主要状态参数（烧结终点位置、温度、大烟道温度等）的波动降低18％～29％．

生物质替代焦粉铁矿石烧结过程中的碱金属迁移行为

通过挥发-冷凝实验装置进行小型烧结实验,运用X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)及电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等分析检测手段,结合Factsage热力学模拟,对比研究了以木炭和焦粉为燃料,配加含铁粉尘的铁矿石烧结过程中,床层碱金属随烟气挥发迁移的规律、烧结前后的碱金属脱除率以及工艺措施对碱金属脱除的影响.结果表明,K相对于Na更容易被脱除,挥发至烟气中的碱金属化合物主要是KCl,其次为NaCl.增加燃料配比促进了碱金属元素的脱除;在燃料配比相同的条件下,木炭烧结的碱金属脱除效果不及焦粉烧结.烧结过程中,排入废气中的碱金属化合物被下部混合料层大量捕获、吸附,下部床层内捕集的碱金属氯化物促进了碱金属的氯化脱除.添加CaCl2后,以木炭为燃料时K和Na的脱除率高于焦粉工况,且产物中K和Na的含量较低.配合氯化脱除工艺将生物质应用于铁矿石烧结是烧结生产发展的可行方向.

铁矿石烧结过程中的二噁英检测方法研究

摘要铁矿石烧结过程是二噁英产生的重要来源，烧结烟气的复杂性和二噁英的痕量／超痕量特性使二嚼英的检测成为难题。针对铁矿石烧结特性，制定了适用于烧结杯实验和烧结机现场的二噁英采样方法，采用高分辨气相色谱（HRGC）／高分辨质谱（HRMS）对烟气中的二噁英进行检测。通过检测分析，4种采样内标物质回收率均在75％～110％，说明采样及检测过程准确、可靠，烧结杯实验和烧结机现场烟气的二嚼英毒性当量浓度分别为0．50、0．43figTEQ／m3，与权威机构检测结果基本吻合，该方法可为铁矿石烧结过程二嚼英检测提供技术支持。

焦炉煤气喷吹铁矿石烧结过程的静态模型和工艺优化

基于质量-热量平衡开发了焦炉煤气喷吹铁矿石烧结过程的静态数学模型,利用该模型不仅可以获得固体物料(混合矿、熔剂、炉尘和焦粉等)消耗量和对应的气体物料(空气、点火煤气和保温煤气等)消耗量,同时还可以获得烧结烟气和成品烧结矿的成分.模型研究了不同焦炉煤气喷吹比例、烟罩面积覆盖比例和氧气浓度等因素对铁矿石烧结工艺的固体燃料消耗和污染物排放的影响.结果表明:采用传统烧结工艺,焦粉单耗为52. 037 kg/t,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别为224. 169、0. 694和1 903. 942 kg/t;采用焦炉煤气喷吹工艺,喷吹比例为0. 5%,烟罩面积覆盖比例为100%,氧气体积分数为21. 0%,焦粉单耗减少了8. 03%,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别减少了3. 35%、1. 59%和2. 93%;采用富氧工艺,氧气体积分数为30%,焦粉单耗减少了5. 94%,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别减少了4. 05%、1. 15%和28. 06%;采用富氧和焦炉煤气组合喷吹工艺,喷吹比例为0. 5%,烟罩面积覆盖比例为100%,氧气体积分数增加到30. 0%,焦粉单耗减少了13. 78%,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别减少了7. 28%、2. 74%和30. 17%.

板栗壳炭部分替代焦粉的铁矿石烧结数值模拟

以某钢铁企业带式烧结机为原型,建立铁矿烧结过程三维非稳态数学模型,使用该模型对传统燃料及板栗壳炭部分替代传统燃料的铁矿烧结过程进行数值模拟。针对所得结果,以10%替代方案试验数据对模型进行验证,并根据所提出的烧结热工过程评价指标对各方案进行评价。结果表明:计算结果与试验数据相吻合,10%替代组、20%替代组、30%替代组烧结终点分别比常规组提前5.1%、9.0%、12.0%,CO_2排放量分别比常规组增加0.26%、0.44%、0.58%,CO排放量分别比常规组增加0.24%、0.38%、0.52%,SO_2排放量分别比常规组减少3.5%、6.5%、9.8%,20%替代组热工过程评价指标优于常规组、10%替代组和30%替代组。

英国钢铁工业铁矿石烧结过程中的二垩英的形成及抑制

Corus UK已经研究出减少铁矿石烧结过程中二垩英形成和排放的技术.94次测量结果表明五个英国烧结厂主要废气烟囱的排放物浓度范围为0.28～4.4 ng I-TEQ/m3.总平均值为1.19 ng I-TEQ/m3,该数值略高于英国环境局为新工厂制定的可以达到的排放限-1 ng I-TEQ/m3.基础研究总结出二垩英极可能在火焰锋前的烧结床中形成.当尿素在料带前加入到烧结混合料中时,抑制试验取得了成功,二垩英排放量至少减少50%.加入尿素似乎可提供一种成本有效的二垩英抑制方法,该试验正继续进行以证实该技术的长期可行性.

西欧铁矿石烧结发展近况

在西欧，烧结厂有合适条件处理厂内废物的时代已一去不返。由烧结厂来处理厂内废物已受到限制，并已开发出适当的解决办法，例如冲天炉处理流程，转底炉及Primus炉等。尽管如此，烧结厂仍为高炉提供含铁炉料。有些钢厂已关闭其烧结厂，高炉含铁炉料几乎完全用球团矿，例如瑞典SSAB厂以及意大利的Pcombino厂。鲁奇公司的Raahe厂于2011年关闭其烧结厂。

铁矿石烧结点火及冷却工艺改进的实验研究

为了降低烧结生产能耗,使余热得到充分利用,在实验室条件下,对铁矿石烧结点火及冷却工艺进行了实验研究,即在上一烧结杯烧结结束前,将其移动到下一布好料的烧结杯上方进行点火,这样整个烧结工艺只需一次点火,既简化了点火工艺,大大降低了烧结点火的能耗,同时利用后一烧结杯的抽风过程使前一烧结杯的烧结矿得到了冷却。实验表明,前一烧结杯能够成功点燃后一烧结杯的烧结料,同时,烧结矿的产量和质量不受影响,烧结矿的成品率可达79.25%,转鼓强度可达68.80%。

浅谈矿石烧结电熔镁砂

电熔镁砂又称电熔氧化镁，是以精选特A级天然菱镁石或高纯轻烧镁颗粒为原料，经高温处理在电弧中熔融而成的。该产品与其它镁砂相比，耐高温、结构致密，化学性能稳定，耐压强度大，绝缘性能强、耐冲刷耐腐蚀，晶体大约在2300℃化学性能仍保持稳定，现已广泛应用于感应炉、电弧炉、转炉、和平炉的关键部位及水泥回转窑、玻璃熔窑、高温隧道窑等各种高温设备上。是冶金、建材、轻工及散状料的重要原料，也是钢铁、水泥、玻璃、有色金属冶炼等不可缺少的重要耐火材料。

铁矿石烧结过程中二噁英减排分析

在铁矿石烧结过程中,会排放出大量二噁英,占钢铁行业生产中二噁英总排量的95%左右,因此,对二噁英减排技术进行深入研究意义重大。对此,本文首先对铁矿石烧结过程中二噁英的形成机制进行介绍,然后对铁矿石烧结过程中的二噁英减排控制要点进行详细探究。

超厚料层烧结水碳结构优化研究

为保证料层厚度由600 mm提高至1000 mm后,烧结生产稳定顺行,通过烧结杯实验,研究了料层厚度及水碳结构对料层透气性和烧结矿质量的影响。优化后烧结产能及质量得到改善,垂烧速度、转鼓指数和整体利用系数由15.2 mm/min、65.0%和1.23 t/(m^(2)·h)提高至22.3 mm/min、68.9%和1.54 t/(m^(2)·h)。确认了现场烧结原料结构下的最佳配水量为7.5%,同时不降低固体燃料用量,为超厚料层烧结稳定生产提供了数据指导。

铁矿石微波热风烧结点火研究

对铁矿石微波热风烧结点火进行试验研究并通过计算不同烧结点火气流中氧气的含量分析了微波热风点火机理。烧结点火试验结果表明,微波热风点火温度远远低于传统铁矿烧结点火温度,在微波输出功率8 kW、点火1.5 min、预热风温度350℃下可获得指标良好的烧结矿。点火气流中氧气含量计算结果表明,微波热风点火气流中的氧气含量为21%,煤气点火气流中氧气含量为8.59%。点火气流中较高氧气含量,能够使焦粉在较低的温度下点燃,并且燃烧完全,从而获得较好指标的烧结矿。

铁矿石烧结中碱性熔剂对燃料燃烧的影响

通过热重法和红外气相分析,考察了铁矿石烧结中碱性熔剂对煤粉燃烧速率和产物的影响,研究了熔剂对煤粉燃烧的催化机理,并定量分析了催化效果。试验结果表明:熔剂以氧化物的形态存在时,对煤粉的燃烧具有催化作用,但以碳酸盐的形态存在时不具有催化性。碳与空气的燃烧反应中,熔剂在低温下通过降低CO2分子的稳定性促进碳溶损反应的发生,高温下通过降低C-C键强度促进碳氧界面反应和碳溶损反应的发生。最后得到熔剂对碳燃烧的催化因子f=0.42。

铁矿石烧结箅条糊堵现象成因机制

箅条糊堵现象是铁矿石烧结生产面临的重要共性问题,给烧结经济技术指标及设备都带来不利影响。为弄清并解决这一问题,首先对箅条糊堵物进行了分类和物相特征分析,随后从原燃料条件、工艺条件和箅条自身性能3个方面综合分析了烧结台车箅条糊堵的形成机制及影响因素,最后基于箅条糊堵物的物相特征及形成机制总结了预防及解决箅条糊堵问题的技术措施和工艺参数控制要求。研究结果对明晰箅条糊堵机制、防治篦条糊堵和促进铁矿石烧结生产稳定有着一定的参考意义。

焦粉粒度对铁矿石烧结过程的影响

铁矿石烧结中焦粉的燃烧过程取决于焦粉的粒度。通过烧结试验,研究了焦粉粒度对烧结性能和质量的影响(针对含10%MAC粉的配矿)。通过降低细焦粉粒级(<0.25 mm和<1 mm)的百分比来增加焦粉平均粒度,从而可以明显提高烧结速度、成品率和生产率,而需要的焦粉量会更少。这是因为制粒后的烧结混合料里的较大焦粉颗粒燃烧效率更高,制粒效果更好,因而原始料层透气性和烧结透气性更好。能源利用率得到改进后,也会使烧结矿的RDI(还原粉化指数)改善。烧结矿矿相分析发现,即使用较粗焦粉的试验需要的燃料消耗率更低,但烧结成品包含的磁铁矿相更多,再生赤铁矿的含量更少。

铁矿石烧结过程中不同类型准颗粒的燃烧特性

采用竖直管式炉研究了焦炭粒径、黏附层、黏附比、焦粉比例对不同类型准颗粒质量转化率和燃料氮转化率的影响.结果表明,对于S和S'型准颗粒,质量转化率均随焦炭粒径的增大而降低;对于S'型准颗粒,燃料氮转化率随着焦炭粒径的增大而减小,而对于存在黏附层的S型准颗粒,内核焦炭粒径越大,燃料氮转化率越大;通过对比S和S'型准颗粒的燃烧情况,发现黏附层的存在有利于提高准颗粒的质量转化率和燃料氮转化率;对于C型准颗粒,黏附比越大,质量转化率和燃料氮转化率均越小; P型准颗粒的质量转化率随着焦粉比例的增加而减小,燃料氮转化率在焦粉比例为50%时达到最低值.

烧结煤层气喷吹装备设计及对生产的影响分析

在“双碳”目标的背景下,结合国内能源应用现状,采用煤层气喷吹替代部分固体燃料用于烧结生产,开发适宜的喷吹装备,不仅能改善烧结矿质量,还可以有效实现烧结生产的减排和降本。根据富氢烧结技术原理并结合现场情况,确定了喷吹装备的设计参数并进行了工业化试验,分析了煤层气喷吹对烧结产量、质量以及能耗指标的影响。研究表明:在吨矿喷吹量为0.48 m^(3)/t时,烧结矿产量变化不大,粒径与强度明显提高,固体燃料消耗减少了2.44 kg/t,CO_(2)减排量能达到6.04 kg/t,生产成本可降低2.34元/t。

铁矿石烟气循环烧结工艺静态模型的开发及应用

基于物料平衡-热平衡,开发了铁矿石烟气循环新工艺的静态数学模型,详细阐述了模型中各个子模块的建立和求解过程.根据铁矿石烟气循环工艺操作过程对其参数进行界面输入,利用该模型不仅可以获得固体物料(含铁原料、熔剂、炉尘和焦粉等)消耗量,以及对应的气体物料(空气、点火煤气和保温煤气等)消耗量,同时还可以获得烧结烟气的成分和成品烧结矿的成分.通过模型计算研究了操作参数和原料化学成分、配比、温度、烟气循环比及烟罩面积覆盖比对铁矿石烟气循环烧结工艺物质流和能量流的影响.