基于模型的铁焦强度预测及其控制途径分析

为了预测、改善和控制铁焦的强度,通过6个配煤方案、72组炼焦试验,系统地研究了铁矿粉配比w、入炉煤堆积密度d、入炉煤挥发分质量分数w(Vdaf)和粘结指数G对铁焦强度的影响。在此基础上,以上述4个因素为参数建立了铁焦强度的预测模型。该模型揭示了各因素对铁焦强度的影响规律和各因素的适宜值,预测精度较高;根据预测模型分析了控制铁焦强度的途径。

炼焦煤性质对铁焦性能影响的试验研究

在铁矿粉质量分数10%的条件下,系统地研究了炼焦煤性质（灰分,硫分,挥发分,粘结指数）对铁焦性能（灰分,硫分,气孔率,机械强度,热性质和铁矿粉还原程度）的影响。结果表明,炼焦煤性质对铁焦性能的影响显著：铁焦的灰分、硫分取决于炼焦煤的灰分和硫分;随着挥发分增加,铁焦的气孔率和铁矿粉的还原程度均单调增大;铁焦的机械强度在w（Vdaf）=28%,G=81附近取得最佳值;铁焦的热性质在w（Vdaf）=27.64%-29.84%,G=70.00-81.19时较好;通过改变炼焦煤的性质可以生产出具有不同性能的铁焦。

热压铁焦对高炉综合炉料熔滴性能的影响

利用荷重还原软化熔融滴落实验研究了热压铁焦添加量对高炉综合炉料滴落性能的影响.研究结果表明,随着热压铁焦配比的增加,综合炉料软化区间逐渐加宽,从206.3℃增加到218.9℃;熔化区间逐渐收窄,从171.1℃降低到124.8℃,软熔带逐渐变窄且位置下移;综合炉料滴落压差下降,滴落率先升高后降低,在热压铁焦配比为30%时达到较高值40.58%;综合炉料熔滴总特征值逐渐降低,料层透气性改善.一定量的热压铁焦有助于改善综合炉料熔滴性能,其适宜添加量在30%左右.

工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响

热压铁焦是一种新型含碳复合炉料,高炉使用铁焦有助于降低热空区温度、减少CO_2排放.研究了工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响,并分析其作用机理.研究结果表明,在一定范围内,铁焦抗压强度随着铁矿粉配比增加先增加后降低,在矿粉配比15%时取得较大值3 490.89 N;随着烟煤配比的增加而提高;随着热压温度的提高而提高,在热压温度350℃时取得较大值4 305.50 N;随着炭化温度的提高先降低后提高;随着炭化时间的增加先提高后降低,在炭化时间4 h时取得较大值3 518.80 N.从抗压强度角度考虑,热压铁焦合适的制备工艺参数为10%~15%铁矿粉,60%~70%烟煤,热压温度300~350℃,炭化温度1 000~1 100℃,炭化时间2~4 h.

铁焦初始反应温度影响因素分析

通过在炼焦配煤中分别添加加拿大BLC、澳大利亚FMC和中国鄂西铁矿粉炼制铁焦,研究添加铁矿粉的种类及配比、入炉煤的性质和堆积密度等对铁焦初始反应温度的影响。结果表明,在配煤中添加10%铁矿粉所制铁焦的初始反应温度显著降低,其中添加鄂西铁矿粉所制铁焦的初始反应温度最低,比添加加拿大BLC铁矿粉所制铁焦的初始反应温度低54℃;铁焦的初始反应温度随铁矿粉中SiO2含量的增加而降低;随着炼焦配煤中添加铁矿粉比例的增加,铁焦的初始反应温度呈线性降低,当添加20%加拿大BLC铁矿粉时,铁焦的初始反应温度较未添加时低255℃;入炉煤的性质和堆积密度对铁焦初始反应温度的影响较小。

铁焦新型碳铁复合炉料研发现状

高炉炼铁是钢铁工业节能降耗的关键工序。目前,低碳高炉是高炉炼铁研究热点。低碳高炉炼铁技术研究目前主要集中于炉顶煤气循环,喷吹含氢物质和使用碳铁复合炉料。铁焦是一种新型碳铁复合炉料,高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO_2减排。本文介绍了高炉使用铁焦低碳炼铁的原理,重点总结了国内外铁焦研发现状,同时对目前铁焦主要生产工艺进行了分析对比,以期为铁焦研究提供参考依据,促进铁焦在我国高炉炼铁的实际应用和我国低碳高炉炼铁技术的进步。

高反应性铁焦制备及其强度研究进展

我国钢铁产量与优质焦煤资源、环保形势的矛盾日益突出,优化炼铁工艺,实现高炉降碳减排刻不容缓。提高碳利用率是降低高炉焦比、减少CO_(2)排放的有效措施。铁焦作为一种有望实现工业化应用的铁碳复合炉料,其高反应性可降低高炉热储备区温度,提高炉身工作效率,从而提高碳利用率,因此受到广泛关注。综述了铁焦的发展历程和研究进展,比较了不同铁焦制备工艺的特点和获得铁焦的性能。煤直接配加铁矿粉制备铁焦工艺投资成本小,利用现有焦炉设施即可实现,但需严格控制炼焦炉温度,否则会降低焦炉寿命;热压法铁焦制备工艺可大量使用弱黏结性煤或非黏结煤,制备的铁焦具有较高的反应性和反应后强度,已实现工业化生产和应用;而冷压法制备工艺能进一步降低炼焦能耗,但铁焦产品的强度需优化。炼焦过程中加入煤中的含铁矿物均被还原为金属铁,其氧化反应催化了铁焦在高炉内的气化。针对铁焦强度劣化,提出在制备过程中添加含甲苯、乙苯、邻二甲苯和长支链烷烃等类胶质体的解决方法,为炼制满足高炉要求的高强度-高反应性铁焦提供了可行途径。研究表明,铁焦与含铁炉料混装的布料方式既能实现高炉降碳减排,又不影响高炉透气透液性;铁焦的反应性与反应后强度的协同优化、铁焦在高炉内的递变行为和铁焦对高炉能耗影响是未来的重点研究方向。

碱金属K对铁焦与CO_2气化反应的影响

将铁焦置于K_2CO_3水溶液中煮沸,通过调节煮沸时间获得不同增碱量的试样。采用热重天平和气体分析仪研究铁焦在增碱处理前后几个不同温度下与CO_2气化反应时的失重和废气成分变化情况,确定了铁焦的气化开始温度,并基于未反应核模型进行铁焦的气化反应动力学分析。结果表明,碱金属K使铁焦气化开始温度明显降低;碱金属K对铁焦的气化反应有促进作用,降低了化学反应活化能和内扩散活化能,这种正催化作用在低温下比高温下更明显;铁焦气化反应在开始阶段主要受界面化学反应的控制,随后逐渐变为内扩散和界面化学反应的混合控制。

粘结剂种类对铁焦强度和气化反应性的影响研究

文章对采用弱粘煤和铁矿粉制备所得的铁焦强度较低的问题展开研究,探究了不同类型粘结剂对铁焦宏观形貌、微观结构、冷态强度和气化反应性的影响规律,旨在为铁焦性能优化提供合适的粘结剂。研究结果表明,煤基粘结剂LQ能够强化铁焦炭化过程中的粘结效果,改善铁焦微观结构,使铁焦的冷态抗碎强度由28.04%提升至86.34%,且对铁焦气化反应性影响不大。因此,煤基粘结剂LQ可作为提升铁焦性能的优质粘结剂。

铁焦中铁氧化物还原特性的研究

采用压块-传统炼焦工艺生产铁焦,重点考察了铁精矿加入量、焦化温度、煤粉粒度及煤种对铁焦中铁氧化物还原的影响及金属铁分布形态的影响研究。实验表明,铁精矿加入量、焦化温度、煤种类对铁氧化物还原的影响较大,煤粉粒度对其影响相对较小。

铁精矿与肥煤炼制铁焦的试验研究

铁焦作为低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料,是钢铁工业节能减排的关键。铁焦的炼制方法和铁焦的性能也是行业关注的焦点。本文使用铁精矿和肥煤在40kg焦炉上进行传统的炼制,并对炼制的铁焦进行了性能评价。

炼焦煤性质对铁焦性能影响的试验研究

铁焦是高炉冶炼的重要燃料,也是目前较为先进的高反应焦炭。在高炉冶炼过程中,铁焦的质量会影响到冶炼钢铁成品的产出数量和质量。炼焦煤是铁焦的重要组成部分,对铁焦质量影响较为明显。为了进一步探究影响铁焦性能的因素,通过多组试验的方式,对炼焦煤各性质进行分析,找出炼焦煤性质与铁焦性能之间的规律。试验表明,炼焦煤的灰分、硫分决定了铁焦的灰分、硫分;炼焦煤的挥发分越高,铁焦的气孔率越高;在V_(daf)=27%,G=82条件下,铁焦的机械强度性能趋于最佳;在V_(daf)=26.84%~28.93%,G=72.00~82.19条件下,铁焦的热性质也达到较高水平。根据这些试验结论,可改变炼焦煤的性质产出多种性能的铁焦,满足不同生产要求的需要。

对铁焦产能不匹配问题的思考

马钢置换合钢产能,新建4~#高炉,焦炉系统没有扩建,焦炭用量严重不平衡,需大量采购定制和二类焦炭,年缺口达200万t,由于外购焦炭质量稳定性不高,对高炉稳定顺行产生一定影响,本文从焦炭不配套角度,提供公司决策方案。

环保的铁焦生产工艺

为大幅削减高炉生产中的二氧化碳排放量,节省能源以及使用劣质普通煤和低品位矿石提高资源的应对能力,JFE公司开发铁焦生产工艺,并正在加快实用化进程。所谓铁焦,就是指焦炭内部含有微细金属铁的焦炭。它是煤和铁矿石事先粉碎、混合、成型后,用连续式干馏炉加热。

铁焦性能的影响因素及富氢高炉使用铁焦的探讨

铁焦是一种新型碳铁复合炉料,相比普通焦炭,其具有高反应性,能降低高炉热储备区温度,提高工作效率。铁焦的性能受制备原料的种类、配比和工艺参数等因素的影响。对于高炉富氢冶炼,因其铁矿石还原及成渣过程改变,需要加速初渣熔化和金属铁渗碳过程;而铁焦的气化反应温度低,有利于碳黑的析出和促进金属铁的渗碳,因此将铁焦代替部分焦炭应用于富氢高炉冶炼可以发挥铁焦和氢气的双重节能减排优势。系统讨论了制备因素对铁焦性能的影响,并探讨了铁焦在富氢高炉应用的可行性和优势。结果表明,铁矿粉对铁焦的反应性具有正向催化作用,加入一定配比的黏结剂可使铁焦结构致密,炭化温度会影响铁焦金属化率,适当的炭化时间可提高铁焦抗压强度和反应后强度。部分铁焦代替焦炭应用于富氢高炉,在发挥其高反应性作用的同时,还可以保护焦炭,加速铁水的渗碳过程并改善高炉的透气性。建议深入探索铁焦在富氢高炉内的反应行为和性能演变特点,并结合富氢高炉对铁焦的性能要求和制备铁焦的影响因素,研究适用于高炉富氢冶炼的铁焦制备技术,以推动高炉低碳冶炼技术的实施。

铁矿粉配比对铁焦性能影响的试验研究

高反应性铁焦是一种能够改善高炉内铁矿石还原反应效率，大幅削减CO2发生量，提高弱黏结煤和低品位矿石使用率的新型高炉原料。系统地研究了铁矿粉种类及配比对铁焦灰分、硫分、相对密度、气孔率、机械强度、热性质、铁矿粉的还原程度等性能的影响。试验结果表明，随着铁矿粉配比的增加，铁焦的硫分有所增加，灰分线性增加，真、假相对密度均提高，总、显气孔率均降低，抗碎强度和耐磨强度均降低，反应性提高、反应后强度降低，金属铁含量增加，加矿和鄂矿的还原程度提高、澳矿有所降低。当铁矿粉配比为15％时，加矿或鄂矿铁焦中金属铁（MFe）的质量分数为6％～9％，铁矿粉中的氧化铁有55％～70％还原成铁。

铁焦与铁矿石混装对高炉初渣形成的影响

软熔带的形状和位置是影响高炉稳定运行的关键因素之一。研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。针对综合炉料进行研究,结果表明,铁焦的加入导致试样的变形开始温度降低,这是由于在较低温度下铁焦即开始与CO2反应,增加了煤气中的CO浓度与平衡浓度的差值,加速了铁矿石的间接还原。铁焦的加入一般使软化结束温度升高、滴落温度下降,使得软熔区间大幅度收窄,表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。加入铁焦还使滴落熔铁中的碳含量明显提高。优先考虑对料柱透气性的影响,建议使用加入20%(质量分数)矿粉A的铁焦。

混装铁焦对人造富矿还原行为的影响

高炉炼铁是资源、能源的消耗大户,节能潜力巨大。铁焦是一种高反应性焦炭,将合适粒度和数量的铁焦与含铁炉料混装入炉,从理论上说具有降低焦比,取得节约稀缺炼焦煤资源和降低生产成本的潜力。对混合试样的还原机理进行了分析,并对铁焦与人造富矿的耦合反应进行了实验室研究,证明混入铁焦对烧结矿和球团矿的还原反应有明显的促进作用,提高温度和增加铁焦用量对提高铁矿石的还原度有利。

炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验

在加拿大铁矿粉配比为10%的条件下,系统研究了炼焦工艺条件（堆积密度、升温速度和焖炉时间）对铁焦性能（气孔率、机械强度、热性质和铁矿石还原程度）的影响。结果表明,炼焦工艺条件对铁焦性能的影响显著：堆积密度为1.1 t/m^3时,铁焦的性能最佳;升温速度为2.5℃/min时,焦炭的机械强度和热性质最佳,而铁矿石还原程度随升温速度的提高而增大;焖炉时间为120-150 min时,铁焦的各种性能均最佳;改变炼焦工艺条件可以得到具有不同性能的铁焦。

铁焦气化反应行为的实验室研究与分析

在实验室使用热失重法研究了不同铁焦的气化反应行为,测定了铁焦气化反应开始温度,并运用FactSage热力学软件进行了理论分析。结果表明:铁焦中金属铁含量越高,气化速度越快,且随温度升高而加快;金属铁有促使气化反应开始温度降低的作用,且其含量越高,气化反应开始温度降低越多;在气化反应初期,金属铁被CO2氧化,结果试样质量不减反增。