含钛物料中护炉有效钛含量的控制模型

研究了含钛炉料在高炉炉缸内的还原行为及其对炉缸的保护机制,在此基础上建立了渣铁中有效钛含量的控制模型.根据高炉的实际生产参数实时计算炉渣中的有效TiO2含量、铁水中TiC析出的临界Ti含量及对应的析出温度,从而指导生产实践,为护炉过程参数的选取提供理论依据.在文中给定的生产参数条件下,计算出炉渣中有效TiO2含量(质量分数)应控制在08%~10%,能达到护炉效果的铁水中Ti含量(质量分数)应控制在011%~014%,并分析了铁水成分对TiC析出的影响.     

炉顶煤气循环氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型

结合风口回旋区燃烧和炉外煤气预热、脱除和循环的平衡关系,建立了氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型,并采用传统高炉的运行和解剖数据对模型进行了验证分析.通过模型研究了氧气含量和上部循环煤气流量对氧气高炉炉内过程变量的影响规律.结果表明：氧气含量偏低和上部循环煤气流量不足时,会降低铁矿石还原效果,炉渣内出现大量未还原铁氧化物;氧气含量和上部循环煤气流量的提高可以有效提高炉内CO含量和铁矿石还原速度,但提高上部循环煤气流量会大幅提升炉顶煤气温度,增大热量损失.与传统高炉相比,氧气高炉内CO含量提高1.0~1.5倍,炉内气体还原性更强;铁矿石还原完成位置提高1.49 m,全炉还原反应速度更快;直接还原度降低55.2%~79.2%,炉内直接还原反应消耗的碳量更少.     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明：承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti（N,C）、Ti（C,N）。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti（N,C）、Ti（C,N）,铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明:承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti(N,C)、Ti(C,N)。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti(N,C)、Ti(C,N),铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

高炉排锌及其回收利用之探讨

锌在高炉炼铁中属有害杂质,高炉锌负荷应小于150g/t。锌对高炉运行的影响主要表现在破坏原燃料性能、降低煤气利用率、加速风口中小套损坏、损坏炉缸砖衬等方面。高炉内的锌是由入炉的原燃料带入的,并通过炉内、炉外两个循环富集加大了高炉的锌负荷。锌主要由高炉煤气带出炉外,积存在瓦斯灰和除尘灰等固废中。如要降低高炉的锌负荷,充分利用高炉煤气除尘净化后的固体废弃物,实施炉外循环进行回配,就必须回收利用瓦斯灰、除尘灰中的ZnO。介绍了从瓦斯灰和除尘灰中提取ZnO的工艺技术,锌的总提取率可达85%以上。提锌后的瓦斯灰和除尘灰,ZnO含量大幅度降低,对实现炉外固废的循环利用,降低锌负荷,稳定高炉冶炼操作起到促进作用。     

高炉炉缸黏滞层物相及形成机理

通过对高炉炉缸黏滞层化学成分分析、XRD、SEM-EDS分析及对炉缸用碳复合砖性能、微观结构的研究，探明了炉缸黏滞层的形成机理.结果表明:碳复合砖本身致密的微观结构使其具有优良的抗渣铁侵蚀性能，且具备自护炉机制，能够形成石墨-C层、高铝渣层、石墨层多相体系.并通过计算得出高炉炉缸侧壁石墨碳析出热力学条件，表明在一定的铁水流动条件下，石墨碳与铁水存在溶解析出平衡，从而隔离开铁水与砖衬的直接接触，延缓砖衬侵蚀，实现高炉炉缸长寿.     

高炉处理烧结烟气脱硫脱硝理论分析

对利用高炉处理烧结烟气同时脱硫脱硝脱二噁英技术的可行性进行了理论探讨,分析高炉内部还原二氧化硫和氮氧化物,以及分解二噁英的热力学条件,探讨烧结烟气代替空气鼓风对理论燃烧温度、风量、炉缸煤气、炉顶煤气和铁水硫含量的影响.结果表明：二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮的最低平衡体积分数分别为1.84×10-13%、3.08×10-11%和3.72×10-21%,高炉内部还原二氧化硫和氮氧化物是可行的;高炉具有分解二噁英的有利热力学条件;烟气中二氧化硫和一氧化碳对理论燃烧温度的影响可忽略,氮氧化物能略微提高理论燃烧温度,二氧化碳体积分数增加1%,理论燃烧温度降低大约40.5℃,但通过降低鼓风湿度和提高富氧率等措施,能达到高炉正常生产时的炉缸热状态水平;随着烟气中二氧化碳含量的增加,风量、炉缸和炉顶煤气量都逐渐降低,炉缸煤气一氧化碳和氢气含量增加,炉顶煤气中一氧化碳、氢气、二氧化碳和水含量都增加,氮气含量显著降低;铁水硫含量与烟气二氧化硫含量成正比,但当二氧化硫质量浓度达到2000 mg·m-3,铁水中硫质量分数仅为0.025%,铁水质量仍合格.通过综合调节高炉操作参数,也可以实现烧结烟气代替空气鼓风进行高炉炼铁生产,达到脱硫脱硝脱二恶英的目的.     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

高炉铁水硅含量预测系统

高炉铁水中的硅含量不仅是衡量产品质量的一个重要指标,而且反映了高炉能量利用的好坏.铁水硅含量的准确预测,能够指导高炉配料和高炉冶炼操作,实现降低铁水硅含量的目的.根据硅还原的机理从热力学和动力学方程出发,经推导得出了铁水中硅含量的预测模型,并结合高炉物料平衡及热平衡计算,编制成高炉铁水硅含量的预测系统.将实际高炉的原料条件及操作参数输入系统,得到了高炉铁水硅含量的预测值.该预测值与实测值相比,误差范围小,命中率高.从而表明该预测系统在实际运用中具有可靠性.     

太钢4350m3高炉炉体热负荷

通过分析太钢4350m3高炉(5#高炉)炉缸以上冷却系统的设计特点,研究其在高煤比、高产量情况下炉内煤气流分布对炉体热负荷的影响.结果表明:太钢5#高炉的边缘气流指数W值控制在0.55左右;中心气流指数Z值应控制在8.8左右;5#高炉下部炉腰炉腹的热负荷较为稳定,而炉身的中上部稳定性较差;5#高炉的热负荷还有降低的潜力,热负荷控制在10～120GJ.h-1范围4350m3高炉仍可稳定操作.     

氧化锰对高氧化铝含量高炉渣性能影响的实验

南京钢铁集团公司高炉炉渣中氧化铝含量高达19%,因此炉渣流动性变差,高炉被迫采用高温操作,铁水硅含量偏高,影响了高炉的强化.针对这个问题,实验测定了由分析纯化学试剂配制的南钢高炉模拟渣样在加入氧化锰后的粘度,并根据实验结果分析了氧化锰对高氧化铝含量高炉渣性能的影响,得出南钢高炉降低铁水硅含量的措施.结果表明：在高Al2O3含量炉渣中,添加MnO对其降低粘度的作用效果非常大,同时炉渣粘度的降低将允许适当降低高炉操作温度,有利于降低铁水硅含量.     

基于响应面法炉腹异型管铜冷却壁的长寿技术优化

基于传热学理论,对近年来出现的高炉炉腹区异型管(椭圆型、矩型、双圆型、三圆型及正六边型)铜冷却壁传热模型进行参数化建模,基于冷却壁传热特性对冷却水管进行管型最优选择;模拟正常工况对开炉初期冷却壁镶砖热面未覆盖渣皮的传热模型进行热-结构耦合分析,利用响应面法得到各参数对铜冷却壁力学特性的相互影响规律.将响应面法与NSGA-Ⅱ遗传算法相结合对炉腹结构参数及长寿技术进行优化,优化后的炉腹结构在传热特性和力学性能方面均得到明显改善,结果证明所建模型和参数化计算程序可用作炉腹结构长寿技术的优化设计和评估.     

锌对高炉软熔带性能及滴落带锌收入量的影响

采用醋酸锌水溶液浸泡法制备了不同锌含量的综合炉料(65%烧结矿+21%球团矿+14%块矿),通过初渣形成实验及对滴落物的化学分析,研究了有害元素锌对高炉初成渣形成过程的影响。结果表明,铁矿石中锌含量增高会导致滴落温度升高,软熔温度区间加宽,透气阻力指数增大,压差波动频繁,并且当炉料加锌量超过一定限度时,滴落初渣中(Zn)含量明显增大。这意味着,高炉锌负荷增加将导致软熔带变厚、透气性恶化以及压差不稳定,并且可能会加剧锌对高炉下部的破坏作用。     

高炉合适喷煤量的探讨

通过Ｒｉｓｔ操作线图和炉腹煤气量的计算结果，分析了相同冶炼条件下不同喷煤量对炉身效率、热能利用和料柱透气性的影响，并提出了确定合适喷煤量的几点依据。     

基于偏最小二乘回归的高炉铁水硅含量模型

在高炉炼铁过程中,常用铁水硅含量[Si]来衡量铁水的质量和表征高炉的热状态,即用铁水硅含量反映高炉炉温.将偏最小二乘回归方法应用于预测硅含量[Si]中,在高炉炉况相对稳定的条件下,得出影响硅含量[Si]的因素为风量和喷煤,与冶炼专家的经验相符.利用包钢6号高炉的数据,建立铁水硅含量[Si]的回归模型,该模型对高炉炉温预测的准确度达到87.61%,对在线监测高炉硅含量具有一定的实用价值.     

On Niobium Reduction in Blast Furnace

The Baotou Iron Ore of China contains very high niobium. This paper reported the results through laboratory and practical experiments on niobium enrichment in blast furnace. The effect of temperature, constituents of slag and silicon content in hot metal on niobium recovery was studied and the results had been verified by blast furnace operation. According to the reaserch, a comprehensive extraction process that extraction combines with ore dressing and with pyro--hydro-metallurgy should be adopted for Baotou niobium resource which is difficult to concentrating. The methods of increase in niobium recovey were also suggested in this paper.     

基于综合加权评分法的钒钛磁铁矿高炉渣系优化

在实验室条件下,以国内某钢铁企业提供的钒钛磁铁矿现场高炉渣为基础,利用纯化学试剂调整炉渣成分,采用RTW熔体物性测定仪进行了5因素4水平的正交试验研究,检测了炉渣冶金性能;然后运用综合加权评分法对试验结果进行分析,探索得出高炉冶炼钒钛磁铁矿的适宜渣系:二元碱度R2115,MgO质量分数14%,Al2O3质量分数13%,TiO2质量分数7%,V2O5质量分数020%.对渣系综合指标影响从大到小依次为:V2O5含量,MgO含量,二元碱度R2,TiO2含量,Al2O3含量.