Numerical simulation of the direct reduction of pellets in a rotary hearth furnace for zinc-containing metallurgical dust treatment

A mathematical model was established to describe the direct reduction of pellets in a rotary hearth furnace （RHF）. In the model, heat transfer, mass transfer, and gas-solid chemical reactions were taken into account. The behaviors of iron metallization and dezincification were analyzed by the numerical method, which was validated by experimental data of the direct reduction of pellets in a Si-Mo furnace. The simulation results show that if the production targets of iron metallization and dezincification are up to 80% and 90%, respectively, the furnace temperature for high-temperature sections must be set higher than 1300~ C. Moreover, an undersupply of secondary air by 20% will lead to a decline in iron metallization rate of discharged pellets by 10% and a decrease in dezincing rate by 13%. In addition, if the residence time of pellets in the furnace is over 20 min, its further extension will hardly lead to an obvious increase in production indexes under the same furnace temperature curve.

Preparation of ZnO Nanoparticles from Zn-containing Rotary Hearth Furnace Dust

To solve the problem of the low added value Zn-containing rotary hearth furnace(RHF)dust,two deep eutectic solvents(DESs)were employed,such as choline chloride-urea(ChCl-urea)and choline chloride-oxalic acid dihydrate(CC-OA)solvent and Zn-containing RHF dust(water-washed)as the research target.Then,we prepared ZnO nanoparticles using two DESs or their combination,namely,ChCl-urea(Method A),CC-OA(Method B),first CC-OA and then ChCl-urea(Method B-A)and first ChCl-urea and then CCOA(Method A-B),respectively.The effects of these methods on the properties of as-obtained precursors and ZnO nanoparticles were investigated in detail.The results indicated that the precursor obtained by Method A was Zn_(4)CO_(3)(OH)_(6)·H_(2)O,and those by Methods B,B-A,and A-B were all ZnC_(2)O_(4)·2H_(2)O.Moreover,the decomposition steps of the last three methods were similar.The ZnO contents of 95.486%,99.768%,99.733%,and 99.76%were obtained by Methods A,B,B-A,and A-B,respectively.Methods A,B,and B-A led to the formation of spherical and agglomerated ZnO nanoparticles with normal size distributions,where Method B showed the best distribution with an average diameter 25 nm.The ZnO nanoparticles obtained by the Method A-B did not possess good properties.

Corrosion Resistance Mechanism of Magnesia Zirconia Brick to RH Furnace Slag

Magnesia zirconia brick containing 11 wt% zirconia was prepared with magnesia and monoclinic zirconia as starting materials in order to replace the chrome-containing materials for Rtt furnace. The corrosion resistance of magnesia zirconia brick and fused rebonded magnesia chrome brick （short for magnesia chrome brick） to high, and low basicity slag of RH fitrnace was comparatively researched by rotary slag method and their slag resistance mechanisms were analyzed. The results show that： （1） because the reaction layer containing CaZrO3 forms in magnesia zirconia brick, it has better corrosion resistance to high basicity slag than magnesia chrome brick, however, it has worse corrosion resistance to low basicity slag than magnesia chrome brick; （2） ZrO2 in the magnesia zirconia brick can absorb CaO in the slag, which decrea- ses the basicity of slag and inereases the viscosity of slag, so the degree of slag penetration in magnesia zircon.ia brick decreases ; （ 3 ） there is little zirconia in the slag layer of residual nutgnesia zirconia brick;from working face to original brick layer, the residual magnesia zirconia brick shows three layers： obviotasly deteriorative layer, slightly deteriorative layer, and original brick layer, but the residual magnesia chrome brick only shows two layers ： obviously deteriorative layer and original brick layer; the SiO2 content of residual magnesia zirconia brick is the highest in the slightly deteriorative layer, however, the SiO2 content of residual magnesia chrome brick gradually decreases front working face to original brick layer.

Influence of furnace temperature and non-uniform heat flux density on direct reduction process of newly designed carbon containing pellet

In this study,innovative ellipsoid pellet with craters on its surface was designed,and the direct reduction process was compared with ellipsoid(without craters)and sphere pellets.In addition,furnace temperature and uneven heat flux density effects on the pellet direct reduction process were also studied.The results show that ellipsoid pellet is better than that of spherical pellet on metallization ratio.However,under the condition of non-uniform heat flow,the ellipsoid pellet final metallization rate and zinc removal rate were lower.Although the heat transfer effect of ellipsoid pellet with craters was not improved significantly,the metallization rate and zinc removal rate were found improved,which will have a cumulative effect on the pellets direct reduction process in rotary hearth furnace.Under varying furnace temperature conditions,the pellet temperature was higher than that of the constant furnace temperature.After 1200 s,pellet Fe concentration increased to 123.6%,metallization rate and zinc removal rate increased to 113.7%and 102.2%,respectively.These results can provide references for the carbon-containing pellet design used in rotary hearth furnace.

水蒸气辅助煤与生物质回转炉共热解制高热值可燃气特性研究

煤与生物质共热解作为实现这两种含碳资源高效清洁利用的重要技术路径,对实现碳中和目标有重要意义。本文旨在探究水蒸气辅助下,不同条件对煤与生物质共热解制备高值可燃气体(H_(2)、CH_(4)、CO)的影响。在大型回转炉中,探究了褐煤与玉米秸秆共热解及水蒸气辅助共热解温度、掺混比对H_(2)、CH_(4)、CO产气量和热值的影响,并通过Aspen Plus搭建热解模型对其进行验证。实验及仿真结果表明:秸秆与褐煤存在明显的协同效应,无水蒸气时最佳产气条件可燃气热值超过3000 J/L(热解温度600℃,秸秆掺混比80%)。水蒸气条件下,促进了共热解可燃气高热值组分H_(2)、CH_(4)、CO的生成,最佳条件下可燃气热值提升88%达到5639 J/L(热解温度800℃,秸秆掺混比80%)。

石油焦煅烧工艺冷却方式的对比与分析

对比分析回转窑和罐式炉不同的冷却方式,采用冷却效率高,并且对高温煅后焦热量可以余热利用的冷却技术正在成为新的发展方向。回转窑间接冷却不仅可以产生90℃的热水,而且还能解决直接喷淋冷却带来的焦粒粉化问题,是新建或者改造项目的优选工艺。罐式炉汽化冷却方式可以产生250~300kg/t-CPC的饱和蒸汽,经济性明显,是降低双碳排放的重要技术,但是产业化应用还需要解决水套材料、寿命方面的问题。

基于MetCal的铜阳极炉精炼过程热力学仿真模型

基于多相平衡原理、过程反应机理和MetCal软件平台,采用化学平衡常数法,建立铜阳极炉精炼过程热力学仿真模型和仿真系统。在典型生产工况条件下,模拟计算氧化期和还原期的产物组成和关键技术指标。结果表明:氧化期铜液中Cu含量的计算相对误差为0.14%,微量元素S、O的含量计算绝对误差分别为0.0057%和0.252%;还原期铜液中Cu含量相对误差为0.16%,S、O的含量计算绝对误差分别为0.0003%和0.002%,精炼渣Cu含量计算误差为4.69%,Pb、Zn、As、Sb和Bi等杂质元素在氧化期铜液与粗铜中的分配比计算结果与生产数据误差分别为2.82%、4.94%、6.24%、6.69%和0.07%。因此,所构建模型和计算系统能较好地反映铜阳极炉精炼过程的实际生产情况,具有精准预测该精炼过程和优化工艺参数的潜力,可有效指导铜阳极炉精炼过程的生产实践。

含铁含碳冶金固体废物转底炉热还原协同处置

针对转底炉处置冶金固体废物过程中金属化率低、脱锌率低、粉化率高等问题,本文通过优化原料结构配比,改善球团的成球特性及高温还原性能,采用固体废物粉尘物理性能分析试验和圆盘造球机成球试验,研究含铁含碳冶金固体废物球团的成球性能变化,并在高温还原炉中进行热还原试验,考察球团的金属化率、脱锌率及粉化率。结果表明,原料结构配比优化显著改善了球团的成球特性和高温还原性能。当黏结剂添加量为6%,水添加量为13%时,生球性能最佳,其抗压强度、落下强度以及爆裂温度分别4.6 N/P、3次/(0.5 m)和442℃。在温度为1100~1150℃,高温还原时间为45~60 min时,球团金属化率可达88%,最佳脱锌率可达96%,粉化率为3%~5%。通过优化原料结构配比,可显著改善冶金固体废物球团的成球特性和高温还原性能,从而解决转底炉处置冶金固体废物的技术难题,为提高固体废物资源化利用提供技术支持。

回转窑中回收炉气与煤粉混合燃烧的数值模拟

针对回转窑-矿热炉工艺中工业炉窑的能耗大、废弃物排放量大且余热余能利用率低等问题,本研究设计了一款回转窑五通道燃烧器并将其用于炉气和煤粉混合燃烧,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法对回转窑内的气固两相燃料混合燃烧过程进行数值研究,分析了在气固两相燃料不同配比的工况下回转窑内温度场、流场、燃烧特性以及NO_(x)的变化规律。结果表明:掺入气体燃料有助于提高煤粉燃烧速率,改善窑内温度分布,降低NO_(x)排放量,火焰更加容易控制,呈现“棒槌形”。随着气体燃料的比例不断增加,高温区范围增大,焙烧区长度由9.16 m增加至14.17 m,炉窑出口处NO_(x)的含量由634 mg/m^(3)降低至29.8 mg/m^(3)。

基于转底炉工艺的造球参数优化研究

转底炉直接还原工艺是目前处理冶金粉尘的典型工艺,能充分回收利用粉尘中的铁、碳和锌等有用组分。本研究首先对粉尘的化学成分和粒径进行了分析与检测,再基于圆盘造球的方法,研究了水分对生球爆裂温度的影响,优化了转底炉的造球参数。结果表明,生球干燥后的水分应控制在4.0%以下,造球时间、黏结剂含量和碳氧质量比对成球率和球团的性能影响显著,当造球时间为12 min、膨润土含量为3.0%、碳氧质量比为0.7时,球团的性能最好,球团合格率为60.32%。

回转窑内不同燃料比例炉气与煤粉共燃模拟

为了解决回转窑-矿热炉工艺中能源浪费问题,基于计算流体力学(CFD),建立了三维气固两相燃料混合燃烧计算模型,采用FLUENT软件对回转窑不同比例的煤粉与矿热炉炉气的混合燃烧进行了模拟分析,建立了气固两相混合燃烧的数学模型,探究了不同燃料比例下回转窑内温度场的分布。结果表明:不同燃料比例下回转窑内部的速度矢量呈轴对称分布,且随着气体燃料的增加,火焰峰值温度逐渐降低,高温区的范围逐渐增大,焙烧区的煅烧带的长度由14.9 m增加到18.2 m。

从转底炉烟尘中高效回收钾和钠

针对转底炉烟尘,提出加热水浸高效回收钾、钠工艺。考察了水浸时各因素对钾、钠回收的影响,同时对有害元素氟、铊的浸出情况进行了分析。结果表明,在水浸温度80℃、液固比6、时间1 h、搅拌转速500 r/min的条件下,钾、钠的浸出率在99%以上,锌、氟、铊的浸出率分别为10.03%、18.35%、81.89%。水浸液净化沉锌优化条件为:温度40℃、时间60 min、搅拌转速350 r/min、Na_(2)CO_(3)用量12 g/L、水浸液pH=8.37,此时净化液中锌含量为0.3 mg/L,锌脱除率99.99%,杂质钙、镁含量分别为5.72 mg/L、1.3 mg/L。净化液蒸发结晶制备氯化钾,产品符合国家标准(GB 6549—2011)中工业氯化钾优等品标准。

转底炉设计及安装要点

随着中国钢铁行业的飞速发展,国家经济结构开始进行调整,主张以技术进步推动经济增长,提倡能源的高效利用。转底炉是用于处理钢铁厂含锌尘泥典型工艺生产线,该生产线不仅可实现含铁含锌固体废弃物的有效循环利用,还可解决环境污染问题,满足了钢铁行业对资源回收的迫切需求,同时也会加快我国钢铁行业的绿色低碳高质量发展。转底炉作为该尘泥处理生产线的核心设备,一旦建成,其结构和布局将难以改变,因此其设计的合理性、安装稳定性对整个转底炉至关重要。结合工程实际情况,介绍了转底炉工艺流程、设计要点、施工工艺、安装精度以及所采取的技术措施,对今后转底炉设计和安装提供了提供强有力的支持,助力企业实现绿色制造,环保绿色健康发展。

转底炉系统风机配置与节能优化分析

转底炉已经成为冶金固废尤其是含铁含锌尘泥处置的优选工艺设备。针对该工艺系统中的风机配置及存在的问题做了介绍,对比分析了污泥干燥除尘系统、生球烘干除尘系统和转底炉燃烧系统等几个典型子系统的风机节能改造对策,详细阐述节能改造实践中的关键点和节能技术的适用性,为冶金行业转底炉风机系统节能指明了方向。

回转炉应用于粉状五氧化二钒连续化生产的研究

介绍了偏钒酸铵制备粉状五氧化二钒的制备工艺,对传统设备与新型回转炉设备的运行参数进行了优劣对比,并对进料系统、炉管、原料回收及尾气处理系统的优化设计及连续化生产应用进行阐述。片状五氧化二钒为生产钒合金的原料,而粉状五氧化二钒则是片状五氧化二钒的直接原料,间接影响钒合金的性能。目前批量生产方式较为落后,其整体生产效率低、自动化水平低,导致运营成本居高不下。连续制备粉状五氧化二钒的回转炉装备主要优点在于:物料破碎充分,螺旋进料顺畅;设备连续批量产出高质量粉状五氧化二钒,产量达到340 kg/h以上;尾气中回收物料可再次作为原料进行利用,尾气处理后达到国家排放标准。连续式回转炉可实现粉钒连续化制备,对钒氮行业具有积极意义。

转底炉资源化处理钢厂含铁含锌除尘灰的技术发展现状

在钢铁冶炼过程中,产生的含铁含锌除尘灰因锌含量过高,对高炉的稳定运行及寿命构成潜在威胁,故需先行脱锌处理方能安全回收。转底炉技术因其不仅能高效生产直接还原铁,还能精准地将除尘灰中的锌、钠、钾等元素以粉尘形式回收,实现资源的高效循环利用。深入剖析了转底炉技术资源化处理含铁锌尘泥的工艺原理,回顾了该技术在国内外的演进历程,直面工程应用中的现实难题,并据此提出了一系列创新性的解决策略。同时,还关注了转底炉工艺中二次除尘灰(即“次氧化锌”)的回收利用现状,旨在为转底炉技术的持续优化与发展提供宝贵的参考与启示。

转底炉物料平衡及热平衡计算分析

转底炉工艺是目前国内钢铁企业处置含锌含铁尘泥的首选工艺。介绍了转底炉处置含锌含铁尘泥工艺技术理论原理,并着重分析了转底炉物料平衡和热平衡计算过程,同时以20万t/年转底炉为例进行物料平衡和热平衡计算论证,结论如下:转底炉配料应尽可能减少入炉球团配碳量和含水率,以提高效率和经济性;转底炉热量收入大部分来源于煤气燃烧,条件允许时应使用高热值煤气和充足的空气或氧气,保证较高的燃烧效率;转底炉余热回收率对于工序能耗控制至关重要:应重点对烟气和金属化球团产品的余热加以回收利用,并通过设计合理隔热结构、选用优质耐材等手段减少炉体散热损失。

电石炉自动控制系统的优化

介绍了电石生产工艺流程及电石炉自动控制系统的配置。详细阐述了电石炉控制系统的控制策略和优化措施。优化后,自动控制程序操作简单,电石炉运行平稳,电石产品发气量稳定,取得了良好的经济效益。

转底炉直接还原锌浸出渣试验研究

以锌浸出渣为原料,采用转底炉直接还原-磁选工艺开展试验研究,将锌浸出渣同还原剂、黏结剂按照一定比例压成球团进行还原试验。试验结果显示,在碳氧比1.2、还原温度1250℃、还原时间35 min的条件下,锌浸出渣直接还原后得到金属化球团,锌挥发率超过99%,铅挥发率超过94%,铟挥发率超过79%,铁金属化率超过85%;金属化球团在一段磨矿10 min,磁场强度0.18 T,二段磨矿15 min,磁场强度0.12 T条件下进行磁选,得到铁质量分数87.12%的铁精粉,铁回收率83.04%,试验指标较好,实现了锌浸出渣中铅、锌、铟、铁等有价元素的综合回收利用。

危废焚烧项目烘煮炉的研究

以100 t/d处理量的广东某危废焚烧项目为例,阐述危废焚烧项目烘煮炉的必要性,详细研究烘煮炉工艺流程以及操作过程,分析烘煮炉的能源消耗、实际效果。实践证明,按照国家标准规范烘炉曲线和要求进行的烘煮炉工艺,能有效地延长耐材寿命,清除炉内油垢、锈斑和氧化铁屑。