Influence of initial iron ore particle size on CO2 gasification behavior and strength of ferro-coke

Highly reactive ferro-coke has been widely studied due to its contribution to the energy saving and emission reduction in blast furnace ironmaking. To optimize the coking process of ferro-coke and improve its metallurgical properties, it is necessary to clarify the influence of initial iron ore on the strength, micro-morphology and CO2 gasification reaction behavior of formed ferro-coke. The effects of initial iron ore particle size (0.50–1.00, 0.25–0.50 and 0.074–0.125 mm) on the CO2 gasification reaction of ferro-coke were analyzed using thermo-analysis technique. In addition, the effects of initial iron ore particle size on the strength and morphology of ferro-coke were investigated by drum test, digital microscopy and scanning electron micro-scopy. The results show that iron reduced from iron ore has a great promotion effect on the CO2 gasification reaction of ferro-coke. The smaller the particle size of initial iron ore, the more intense the gasification reaction, and the lower the starting temperature for gasification reaction of ferro-coke. The results of kinetic calculation show that the apparent activation energy of ferro-coke decreases with the decreasing particle size of blended iron ore. The particle size of initial iron ore has a great impact on the strength of ferro-coke. The ferro-coke prepared by 0.25–0.50 mm iron ore presents the best strength in this experiment.

炼焦配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响

通过在炼焦配煤中添加不同配比的加拿大精矿粉、澳大利亚FMG粉和鄂西高磷铁矿粉炼制铁焦,并对其显微强度、相对密度、气孔率、冷强度、反应性、反应后强度和气化反应开始温度进行分析,探讨配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响。结果表明,在配合煤中添加质量分数为15%的加拿大精矿粉所制得的铁焦在反应性高的情况下,具有合适的反应后强度;金属铁对焦炭气化反应具有正催化作用。

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。

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。

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。

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。

浅谈东胜南部煤矿区铁合金专用焦炭生产工业的发展

东胜矿区煤炭资源丰富 ,其优越的煤炭特性 ,是生产铁合金专用焦的理想原料。采用简易机焦炉生产铁合金专用焦是较为理想可行的工艺。

Synergistic reaction behavior of pyrolysis and reduction of briquette prepared by weakly caking coal and metallurgical dust

Co-carbonization of weakly caking coal and zinc-containing dust to prepare highly reactive ferro-coke and collaboratively recover zinc powder is one of the feasible ways for steel enterprises to recycle zinc-containing dust.The pyrolysis mass loss behavior of adding blast furnace dust with different zinc contents to different ferro-coke materials was systematically studied by thermogravimetry and differential thermogravimetry analysis,and the kinetic mechanism of pyrolysis-reduction reaction of hybrid briquette was explored.The results of thermogravimetric curve analysis show that the addition of zinc oxide to the sample has no significant effect on the mass loss rate of the sample below 580℃,and the pyrolysis mass loss of zinc oxide mainly occurs between 800 and 1000℃.Kinetic analysis results show that the pyrolysis of zinc-containing samples is controlled by chemical reactions below 580℃.The reaction at 580–700℃ is controlled by the nucleation and growth model,and that above 700℃ is mainly controlled by diffusion.The results of X-ray diffraction analysis show that the pyrolysis process can effectively remove zinc oxide from ferro-coke.

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。

焦炭热性质的预测及影响因素分析

为了预测、改善或根据需要调节焦炭的热性质,同时摸清各种因素对焦炭热性质的影响,通过16个配煤方案、96组的炼焦试验,在探讨各因素影响规律的基础上,以煤化度指标(Vdaf)、黏结性指标(G和Y)、催化指数(MCI)和堆积密度(d)为参数,建立了焦炭热性质的预测模型;模型综合考虑了常规炼焦和捣固炼焦2种生产工艺,揭示了各因素对焦炭热性质影响的内在规律、各因素的最佳值及焦炭热性质所能达到的最佳值;模型精度高、适应性强,既可用于常规炼焦又可用于捣固炼焦;并分析了各因素的影响及改善焦炭热性质的途径以及高反应性铁焦的开发方法。

添加剂对焦炭冶金性能及微观结构的影响

为了掌握高反应性铁焦性能及微观结构,分别以高炉除尘灰和铁矿粉为添加剂在40 kg焦炉中生产高反应性铁焦。结果表明,配入添加剂后焦炭反应性明显升高,铁氧化物最终大部分被还原成单质铁,以球状颗粒形式存在于焦炭内部,在焦炭气化反应时起到催化作用。随着添加剂配比的增加,含铁物质在焦炭局部开始聚集,形成片状区域,使得铁元素催化作用极大降低。研究表明,铁颗粒与碳基质的有效接触是影响铁元素催化作用的重要因素。