生物质三组分对成型颗粒物理性能的影响

为探究生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)对成型颗粒物理性能的影响,以棉秆、木屑以及生物质三组分为研究对象,单独或按一定掺混比例混合后制备成型颗粒,使用电子万能材料试验机分析了成型颗粒的表观密度和抗压强度,利用X射线光电子能谱仪分析了生物质成型前后分子结构的变化。结果表明:纤维素直接影响成型颗粒的抗压强度,半纤维素和木质素主要作为黏结剂,协同纤维素间接提高成型颗粒的抗压强度。向棉秆中加入纤维素或半纤维素后,其混合成型颗粒中的C—OH官能团均明显提高,且产生了新的C=C官能团,有利于形成分子间作用力和提高分子结构的稳定性,增强成型颗粒的物理性能。

添加钙盐对钒钛铁精矿氧化球团物相、强度及孔隙率的影响

为了响应国家“双碳”目标,解决钒钛铁精矿酸性氧化球团不能满足高炉渣系对钙、镁成分要求的问题,本文以钒钛铁精矿为原料,研究氧化温度、氧化时间、钙盐添加量和膨润土添加量对氧化球团物相组成、抗压强度和孔隙率的影响。试验结果表明:随着氧化温度的升高,钒钛铁精矿主要发生磁铁矿转变为赤铁矿和钛铁矿转为铁板钛矿两个氧化过程;随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,氧化球团抗压强度提高,孔隙率降低;随着钙盐添加量的增加,氧化球团抗压强度显著下降,孔隙率明显增大;在膨润土添加量为0.75%,氧化时间为120 min和氧化温度为1 200℃的条件下,添加1.5%氢氧化钙的氧化球团的抗压强度和孔隙率分别为3 449.9 N/P和22.70%;添加1.5%碳酸钙的氧化球团的抗压强度和孔隙率分别为3 168.6 N/P和25.25%。本文研究结果可为提高钒钛铁精矿高炉入炉比奠定原料基础,进一步降低高炉冶炼工艺的能耗水平。

粉煤灰-矿渣基免烧人造轻集料的制备及性能研究

为减轻对自然资源的开采,合理有效地利用粉煤灰(FA),本工作以FA和磨细粒化高炉矿渣(GGBFS)为原料制备了碱激发免烧人造轻集料(CAALA),研究了原材料配合比对CAALA的造粒效率、物理性能以及抗冻融性能的影响,并分析了CAALA的碱溶出。结果表明,FA掺量对CAALA的性能具有显著影响,当FA掺量增加,水化产物中C-A-S-H凝胶量减少,CAALA中有害孔(>200 nm)的占比增加;结合造粒效率与筒压强度,FA与GGBFS最佳质量比为1∶1,此时CAALA的造粒效率为92.01%、堆积密度为1072 kg/m^(3)、1 h吸水率为10.8%,筒压强度为14.65 MPa,24 h溶出液的pH为11.87,经过15次冻融循环后的质量损失率为3.34%,可供C30等级以下的非结构混凝土使用。

高硅铁精矿碱性球团性能优化试验

碱性球团的应用可提高球团矿入炉比例,能有效降低渣比、能源消耗,提高高炉利用系数、减少碳排放。本文通过研究碱度对高硅铁精矿球团制备的影响,明确采用链箅机—回转窑法生产高硅铁精矿碱性球团的最优工艺参数。试验结果表明:石灰石的成球性指数高于铁精矿;石灰石在生球内部均匀分布,无明显偏析现象;提高球团碱度后,生球的性能变化不大。提高预热温度能增大球团抗压强度;随着焙烧温度的提高,不同碱度焙烧球的抗压强度有所增大,且在各个焙烧温度点,基本呈现碱度越高,球团抗压强度越大的规律。在焙烧温度为1 230℃,焙烧时间为10 min时,各碱度焙烧球抗压强度均能达到3 000 N/P。在低碱度球团中,熔剂与铁精矿反应生成硅酸盐或钙铁硅酸盐矿物;在高碱度球团中,黏结相矿物转变为以铁酸钙为主。球团的还原膨胀率随着碱度的提高呈先升高后下降的趋势。当碱度为0.8时,球团还原膨胀率最大,超过了20%;当碱度大于1.0时,球团还原膨胀率低于10%。

低质含镁原料制备碱性球团试验研究

为查明利用低质含镁熔剂生产碱性球团的可行性,以武钢资源集团乌龙泉矿白互、轻烧料和轻烧白云石为镁质熔剂,通过造球、预热和焙烧试验,研究镁质熔剂种类及用量对成球行为、碱性球团预热、焙烧过程的影响。结果表明,使用白互熔剂为镁质熔剂时生球性能较优,碱度0.8时,两种配矿方案生球落下和抗压强度分别为4.1次/0.5 m和20.3 N/个、6.6次/0.5 m和22.3 N/个。各方案预热球强度、焙烧球强度随着镁质熔剂添加量增加呈先上升后下降的趋势,碱度0.6~0.8时,分别达到2620 N/个、2963 N/个。推荐白互和轻烧料作为镁质熔剂,碱度0.6~0.8时,可生产出满足工业要求的镁质碱性球团矿。

Fe_(2)O_(3)对高硅碱性球团固结性能的影响

深入研究Fe_(2)O_(3)对于高硅碱性球团生球以及成品球性能的影响,有助于促进基于我国铁矿资源特征的低碳炼铁技术发展。本文通过调整碱性球团用混合料中Fe_(2)O_(3)的含量,解析Fe_(2)O_(3)对高硅碱性球团生球、预热球和成品球性能的影响规律,并采用扫描电镜以及图像识别处理系统表征高硅碱性球团的微观矿相结构。结果表明:随着混匀矿中赤铁矿配比的提高,高硅碱性球团生球、预热球和成品球的抗压强度均有所降低,随着Fe_(2)O_(3)配比的升高,成球性能劣化,生球的抗压强度降低至9.04 N/P。赤铁矿连晶固结性能变差,成品球的强度降低至3433 N/P。当两种矿粉的配比为50%时,球团孔隙率急剧增大为32.8%,A矿粉配比不宜超过40%。微观矿相结果表明,随着Fe_(2)O_(3)含量的增加,球团内部小颗粒尺寸晶粒变多,大颗粒尺寸晶粒减少,平均颗粒面积减少,晶粒间连晶性能变差,固结性能削弱,内部孔隙率提高。在制备高硅碱性球团时,含Fe_(2)O_(3)的精矿粉配加不宜太高,会对球团矿的固结性能产生不利影响。

复合黏结剂对铁精矿球团质量的影响

为充分发掘有机黏结剂对铁精矿球团质量提升的优点,同时弥补有机复合黏结剂削弱成品球抗压强度的不足,本文将蛭石、羧甲基纤维素钠(有机黏结剂)、膨润土进行复配,探究复合黏结剂对铁精矿球团质量的影响,并借助SEM和热重分析探索蛭石改善成品球强度的机理。试验结果表明:在不复配有机黏结剂,仅仅添加1%的膨润土时,球团的落下强度只有1.5次/(0.5 m),抗压强度为8.2 N/P,爆裂温度为550℃,在预热温度为950℃、焙烧温度为1200℃时成品球的强度为3121 N/P;固定膨润土用量,随着有机黏结剂复配比例增加到0.12%,生球落下强度可提升到8.0次/(0.5 m),抗压强度提升到11.3 N/P,但生球的爆裂温度下降到395℃,成品球强度下降到2465 N/P;加入0.03%蛭石+0.12%有机黏结剂+1%膨润土的复合黏结剂后,球团的质量指标最好,球团落下强度可达到6.5次/(0.5 m),抗压强度为13.4 N/P,爆裂温度为362℃,成品球强度在相同条件下可以提升至2764 N/P。SEM和热重分析结果表明:蛭石膨胀能不断填充球团中的孔隙,在焙烧过程中生成液相,有利于固相扩散晶体长大,降低球团孔隙率,从而提升成品球的抗压强度。

基于特征选择与PSO-XGBoost的球团矿抗压强度预测

链篦机-回转窑工艺是生产球团矿的一套工艺,由于链篦机-回转窑生产工艺的复杂性,成品球的质量与各个工序生产参数和工艺参数相互耦合,很难建立精确的机理模型。在实际生产过程中对成品球团矿质量的检测存在较大的滞后,不能及时反馈调整工艺生产参数。针对此问题,基于Spearman相关系数和Pearson相关系数对参数进行特征处理,并结合XGBoost算法、粒子群优化算法建立了球团矿抗压强度预测模型,用实际生产数据完成模型的训练。结果表明,该模型有较高的预测效果,命中率可达94%,满足现场实际生产需求,可实现对球团矿质量的快速精准预测,为现场生产及工艺参数的调整提供参考。

不锈钢粉尘冷态固结球团强度提升优化研究

2022年不锈钢粗钢年产量达到3197.50万t,生产每吨不锈钢粗钢就会产生18~33 kg粉尘。粉尘中包含大量的铁元素,约占其20%~53%,还含有铬和镍等重金属元素,具有很大的回收价值。以不锈钢粉尘为原料制备了冶金球团,系统研究了水分含量、成型压力、粘结剂种类和粘结剂添加量对不锈钢粉尘球团强度的影响。试验发现当水分添加量为8%、采用5%的蔗糖作为粘结剂、在20 MPa的成型压力下,所得球团的湿球落下强度为5.6次/0.5 m、干球落下强度为12.7次/2 m、干球抗压强度达到了3314 N,均超过了炼钢用尘泥团块的行业标准要求。

磷矿配炭球团高温固结工艺研究

为解决窑法磷酸工艺中回转窑结圈问题,提出一种球团高温固结工艺,考察了黏结剂种类、固结温度、固结时间对磷矿球团强度及其还原性的影响。结果表明,固结温度800℃以上,采用膨润土为黏结剂,球团抗压强度和落下强度明显高于腐殖酸钠为黏结剂的球团。在配碳量为理论用量的1.4倍、CaO与SiO_(2)物质的量比0.35、膨润土添加量为总物料量的1.5%、固结温度1000℃、固结时间30 min条件下,球团抗压强度和落下强度分别为345.36 N和33.50次。

铁矿粉SiO_(2)和FeO含量对球团矿预热焙烧及冶金性能的影响

为了解铁矿粉不同SiO_(2)及FeO含量对球团矿预热及焙烧球抗压强度和冶金性能的影响,对比了铁矿粉SiO_(2)含量由3.3%提高到8.8%,以及FeO含量由7%提高到14.6%后,球团矿在1020~1160℃及1200~1280℃分别进行预热和焙烧时,其预热及焙烧球抗压强度以及成品球冶金性能的变化。试验结果表明:提高球团矿SiO_(2)含量,有利于预热球抗压强度的提高,但SiO_(2)含量超过6.8%后,预热球抗压强度反而有下降趋势;适当提高球团矿SiO_(2)含量,焙烧球抗压强度有提高的趋势,但SiO_(2)含量超过5.2%后,焙烧球抗压强度反而有下降的趋势;提高FeO含量,有利于预热球抗压强度的提高,但焙烧球抗压强度没有明显的变化;提高球团矿SiO_(2)含量,球团矿还原膨胀率可以改善,但还原度及软化性能有变差的趋势。

不锈钢酸洗污泥对氧化球团质量的影响

针对不锈钢酸洗污泥存在难以大宗量、资源化处理等问题,本文提出了采用氧化球团工序处理不锈钢酸洗污泥的技术思路,系统研究了添加不锈钢酸洗污泥对氧化球团生球质量、预热焙烧球团质量和化学成分的影响。结果表明:添加少量不锈钢酸洗污泥可以显著改善生球落下强度和抗压强度,提高预热球团和焙烧球团的抗压强度;加入酸洗污泥后,污泥中的CaF_(2)会降低球团内部多元系熔点,强化Fe_(2)O_(3)再结晶。确定最佳工艺参数:配加4%酸洗污泥,预热温度为1050℃,预热时间为15 min,焙烧温度为1250℃,预热时间为15 min。

美国铁精矿配比对球团冶金性能及微观显微结构的影响

随着我国钢铁工业向集约大型化、低碳排放转型,对高炉炼铁炉料的要求不断提高。球团因高效能、低能耗及环保等优势,需求量逐渐增加。然而,国内铁矿石资源的劣势促使采用进口铁精矿制备高质量球团成为主流趋势。美国铁精矿作为新进口矿粉,虽品位低但碱性氧化物含量高,通过配加美国铁精矿粉可以改变制备球团铁矿粉的物理和冶金性能,达到提高球团冶金性能的目的。通过球团配矿实验、还原性实验、还原膨胀率实验及矿相显微镜分析,研究了不同美国铁精矿粉的配比对球团冶金性能及微观显微结构的影响,以优化配矿粉的结构、提升生球与成品球的性能。结果表明,配加美国铁精矿粉,对造球工序影响较大。随着美国铁精矿粉配比(质量分数)从0%增加至35%,造球返球率和球盘频率增大;当美国铁精矿配比为20%时,成品球团的综合质量最佳,冶金性能和抗压强度均满足高炉生产需求。随着美国铁精粉配比增加,成品球团中赤铁矿结晶发育程度逐渐降低,而镁铁矿和铁酸钙生成量逐渐增加,宏观表现为成品球团的抗压强度降低,但冶金性能得以改善。本研究为合理利用美国铁精矿粉,以及降低造球粘结剂的用量、确保生球和成品球的强度、改善球团的还原性能提供了理论依据和技术支持,有利于提升我国钢铁工业的低碳环保水平,推动行业的可持续发展。

石灰粉粒度分布对压球效果影响研究

为提高石灰成球装置的石灰球团的强度和成球率,使石灰压球装置高效使用,利用现有试验室压球机开展了不同粒径石灰粉料的压球成型试验。结果发现,采用小于5 mm石灰颗粒的石灰球团强度和成球率较高,并对现场装置提出了诸多建议。

利用细磨钛块生产高钛球团试验研究

首钢京唐公司利用矿选细磨钛块得到的自产钛粉进行了生产高钛球团的试验研究,并进行钛球护炉实践。试验结果表明:在大型带式焙烧机焙烧工艺制度下,利用自产钛粉、承德细钛粉、进口铁精粉可生产w(TiO_(2))在13.0%左右、抗压强度良好的优质高钛球团;所产高钛球团还原膨胀率10.5%,比常规球团低,炉料熔滴性能合适;与钛块直接入炉相比,熟料入炉更利于高炉顺行,实现了高炉在护炉条件下的高效稳定运行。

固废制备高炉冷固结球团矿技术

为了提高钢厂含铁固废的回收利用率及降低CO_(2)排放,本文研究了含铁尘泥、高炉返矿和钢渣粉等物料通过冷固结方式制备成高炉用球团矿技术。试验结果表明:30%高炉返矿+10%含铁尘泥+60%钢渣粉,配加5%黏结剂A时,常温干燥冷固结球团(成形压力为5 MP)矿4 d后抗压强度可达到2500 N/P以上;80℃干燥180 min冷固球团矿抗压强度可达到2300 N/P;且两种干燥球团的低温还原粉化指数、转鼓指数、还原膨胀率和还原度指标也可以达到铁矿球团物理特性和冶金性能技术指标要求。

改善预热球团矿抗压强度的工艺优化

为了改善预热球团矿的抗压强度,结合生产实践经验,模拟链篦机-回转窑工艺制度,采用正交实验法分析了影响预热球团矿抗压强度的因素及工艺改进措施。结果表明,OA矿和OB矿粒度较细,-0.074 mm粒级含量大于85%,能满足造球粒度基本要求;90%OA矿搭配10%OB矿时,经过干燥、预热工艺段,球团矿FeO含量可以从26%降低到4%以下,氧化度大于85%;提高预热球团矿抗压强度的适宜链篦机热工参数为:鼓风干燥温度200℃、抽风干燥温度360℃、预热Ⅰ段温度720℃、预热Ⅱ段温度990℃,此条件下预热球团矿抗压强度可达1056 N/球;验证实验符合预期结果。

钒钛磁铁矿制备熔剂性球团工艺优化

为探究合理的钒钛磁铁矿熔剂性球团造球工艺制度及生球冷态性能,以钒钛磁铁矿为原料制备熔剂性球团。结果表明:随着造球时间由10 min增加至18 min,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度降低了95℃,且在造球时间为14 min时,生球抗压强度为11.6 N/个,落下强度为5.1次/个,生球性能较好;随着造球水分由7%增加至10%,生球抗压强度先升高后降低,落下强度逐渐升高,爆裂温度降低了63℃,且在造球水分为8%时,生球抗压强度为10.2 N/个,落下强度为4.2次/个,均能够满足生球质量要求;随着膨润土用量由0.6%增加至1.4%时,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度升高了89℃,且在膨润土用量为1.0%时,生球抗压强度为10.4 N/个,落下强度为4.8次/个,均满足质量要求。

铜渣尾矿团粒过程黏结剂筛选及黏结机理

为减少铜渣尾矿资源化利用过程的粉尘和烟气,以铜渣尾矿为原料,以羧甲基纤维素钠(CMC)、膨润土、水玻璃单独或复配为黏结剂制备铜渣球团,通过落下强度、抗压强度和生球爆裂温度考察黏结剂的成球效果,借助扫描电镜、红外光谱和Zeta电位测试分析球团内部微观形貌、吸附特征和表面电位变化。结果表明:3种黏结剂均可实现铜渣尾矿的团粒化黏结;黏结剂单独使用时,CMC配量应大于0.20%,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC与膨润土或水玻璃复配,CMC配量0.1%时,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC配量为0.15%时,膨润土配量应大于1.5%,水玻璃配量应大于2.0%。添加黏结剂后,球团内部结构更加紧凑,空间结构更加牢固;铜渣尾矿颗粒表面Zeta电位降低,亲水性提高,促进了颗粒间的吸附作用进而提高球团质量。

转底炉还原过程金属化球团强度变化规律

钢铁冶金尘泥是钢铁工业生产过程中的主要固体废物,目前处理钢铁尘泥的主流工艺为转底炉直接还原工艺。转底炉金属化球团强度是影响球团成品率及其资源利用的重要指标之一,因此,对转底炉金属化球团的强度变化过程进行研究具有重要意义。本文以某钢铁厂冶炼生产的高炉布袋灰和转炉污泥为研究对象,通过对转底炉还原后的金属化球团进行抗压强度测试分析、扫描电子显微镜分析和X射线衍射分析,对还原过程中金属化球团强度的变化过程进行了研究。研究结果表明:随着还原温度的提高,球团强度脱离低强度区的时间越短,金属化球团抗压强度到达500 N、1000 N、1500 N的速率越快;金属化球团强度主要取决于金属Fe连晶状态,强度从高到低依次为:大片连晶>蠕虫状连晶>弥散分布。提高温度对铁氧化物还原、碳的气化反应及金属铁的聚集有促进作用,同时液态渣相的流动填充了球团内部的空隙使得球团内部结构更为紧密,在高温条件下还原获得的金属化球团抗压强度大于在低温条件下还原获得的金属化球团。