高炉钒钛球团矿炉料结构试验

针对水钢现有原料条件,通过对单一矿石冶金性能的测试,研究了水钢烧结矿搭配钒钛球团矿的合理性;在烧结矿配比不变的条件下,用进口块矿对钒钛球团矿配比的加入进行调节,研究了炉料结构的还原性,低温还原粉化性和荷重软化及高温熔滴性能的变化规律。试验结果表明,水钢烧结矿还原度(RI)达到了90.68%,钒钛球团矿的加入有利于综合炉料低温还原粉化性能RDI和软熔性能的改善,其中当钒钛球团配入量为20%时,炉料结构软化开始温度为1147℃,软化区间156℃,滴落温度1349℃,最大压差2223Pa,透气性良好,为最佳炉料组成。     

氢气对高炉炉料低温还原粉化的影响

为了研究高炉喷吹煤气后煤气成分对高炉低温区炉料粉化性质的影响,对炉料低温还原粉化与煤气成分和还原温度的关系进行了研究.研究结果表明:还原温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,在500℃时粉化最为严重;在500～900℃,炉料粉化率随温度升高而降低;在900℃时炉料的低温还原粉化基本结束.相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随煤气中H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿和块矿较小.     

氢气对高炉炉料低温还原粉化的影响

为了研究高炉喷吹煤气后煤气成分对高炉低温区炉料粉化性质的影响,对炉料低温还原粉化与煤气成分和还原温度的关系进行了研究。研究结果表明:还原温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,在500℃时粉化最为严重;在500~900℃,炉料粉化率随温度升高而降低;在900℃时炉料的低温还原粉化基本结束。相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随煤气中H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿和块矿较小。     

全钒钛矿高炉冶炼合理炉料结构的探讨

在模拟高炉冶炼过程的条件下,研究了各种类型钒钛铁矿石(烧结矿、球团矿、块矿)的低温、高温还原和熔滴性能,特别是钒钛烧结矿碱度与高温冶金性能的关系及其对低、高温区域还原过程和钛还原行为的影响。在此基础上确认了全钒钛铁矿石高炉冶炼的合理炉料结构是高碱度烧结矿加酸性氧化球团矿。但在攀钢现有工艺和设备条件下,首要的是提高烧结矿的碱度。     

石钢高炉炉料冶金性能及炉料结构优化

通过在实验室对石钢公司目前使用的几种含铁炉料进行系统的化学成分、低温还原粉化、还原性、熔融滴落等冶金性能和矿相分析,详细评价了各种入炉矿的冶金性能指标,从而确定了比较适合石钢高炉冶炼条件的炉料结构优化方案.     

水钢高炉最佳炉料结构的试验

采用正交试验方法研究了现有原燃料及设备条件下水钢高炉的最佳炉料结构;在此基础上进一步优化炉料结构,并对它们的冶金性能进行了试验.结果表明:目前水钢高炉最佳炉料结构为86%的烧结矿(二元碱度为1.8)配加14%的印度块矿与越南块矿的混合矿(混合比例为1:1);此种炉料结构的软熔性能好,还原性能达到优良水平,炉渣碱度合适,但低温还原粉化性能不佳;若采用二元碱度为1.7的烧结矿,使炉渣的碱度低于1.2,则熟料率达到90%的炉料结构是完全可行的.     

全氧条件下高炉高温热化学反应与能质传递协同原理

高炉作为目前主要的炼铁工艺,经过上百年的发展,其碳耗已接近该工艺的理论最低值,很难再有大的突破。氧气高炉作为一种新型炼铁工艺,其可行性以及在节碳减排方面的突出优势已经在理论上和试验性高炉上得到了证实。该工艺由于采用全氧鼓风代替传统的热风操作,同时将炉顶煤气脱除CO2后循环回高炉,使得炉内煤气中的CO和H2含量大幅增加,从而导致炉内炉料的冶金性能也发生了变化。为了推进氧气高炉工艺的工业化应用,对氧气高炉炼铁工艺进行了系统的研究。该研究建立了一种氧气高炉综合数学模型,对不同氧气高炉工艺流程进行模拟计算,并采用多种评价指标对氧气高炉炼铁工艺进行综合评价,确定适宜的氧气高炉工艺流程,为研究开发氧气高炉炼铁工艺提供理论基础。以氧气高炉数学模型为基础,在不同气氛下分别进行烧结矿、球团矿和块矿的低温还原粉化实验,分析氧气高炉气氛下含铁炉料的低温还原粉化特性。利用高温还原熔滴实验装置,进行不同操作条件下(传统高炉和氧气高炉)含铁炉料的高温软熔特性实验研究,讨论氧气高炉气氛与传统高炉气氛下炉料软熔特性的差异,初步探索氧气高炉软熔带的形成及分布规律。采用程序还原及软熔实验装置,通过设定升温制度及分段改变煤气成分来模拟烧结矿、球团矿及其混合矿在氧气高炉与传统高炉中的还原及软熔行为,对炉料在氧气高炉工艺条件下的还原及软熔性质演变规律作出分析判断。以氧气高炉数学模型为基础,采用自制的单颗粒还原实验装置对球团矿在H2、CO以及两者的混合气氛中的还原行为及其交互作用进行了研究;采用颗粒模型与三界面未反应核模型相结合的方法对球团矿在CO/CO2/H2/H2O/N2混合气氛下的还原行为进行数值模拟研究;用单颗粒焦炭溶损实验装置,分别对H2O、CO2以及两者的混合气氛中的焦炭的溶损行为及其交互作用进行了研究。通过利用仿真模拟系统建立了氧气高炉的数学模型对氧气高炉的内部运行状况进行了深入研究,分别采用粘性流方法和离散元方法对炉料下降运动进行数值模拟研究;建立了高炉风口回旋区的二维数学模型,对氧气高炉中气体的流动、煤粉颗粒的运动、气体的传热(气体间的传热和气体与颗粒间的传热等)、颗粒的传热(颗粒之间的传热及与气体间的传热等)、燃烧(煤粉和焦炭的燃烧)等过程进行了深入研究;通过建立一维和二维的气固换热与反应动力模型,对氧气高炉内部的温度分布、压力分布以及不同相之间的换热情况进行了深入了解。     

氧气高炉条件下含铁炉料的程序还原行为实验研究

采用高炉多区域约束数学模型对典型氧气高炉流程进行模拟计算,确定了其在不同位置处的煤气成分,并结合传统高炉的升温制度,采用程序还原实验装置对含铁炉料在氧气高炉和传统高炉中的还原历程进行研究。结果表明,氧气高炉条件下,烧结矿和球团矿的还原开始温度较传统高炉分别降低60℃和150℃;当温度达到1 100℃时,氧气高炉条件下,烧结矿和球团矿的还原度(RI)基本均达到100%,而传统高炉下其还原度(1 RI)分别为94%和83.1%。另外,经对反应后炉料的化学分析得出,氧气高炉条件下烧结矿和球团矿中的含碳量分别约为传统高炉条件下的10倍和2.5倍。     

含铁炉料间高温交互作用对初渣生成行为的影响

为了考察高炉内烧结矿与块矿间的高温交互反应对其初渣生成行为的影响,本文采用试验研究结合理论计算的方法,研究烧结矿、块矿及其二者混合炉料的初渣生成行为及其初渣特性。结果表明：单种块矿或烧结矿的初渣生成温度区间宽;烧结矿与块矿间的高温交互反应能显著改善块矿的初渣生成行为,并降低其初渣黏度;铁矿石间高温交互反应程度的强弱受其化学成分、还原性能、气孔率等因素的影响。     

现代高炉合理使用天然块矿的基础研究

由于对天然块矿的冶金性能认识不够全面和深入,影响了现代高炉使用块矿技术的发展.通过分析和实验,考察了世界主要产地的块矿的各种冶金性能.结果表明:天然块矿除自身软熔特性较差外,其他冶金性能均能满足现代高炉冶炼的要求;在高炉高温区块矿会与烧结矿发生交互反应,能够明显改善块矿自身的软熔特性,且可利用这一交互反应性优化块矿搭配模式.     

银钢高炉炉料结构的实验研究

介绍银钢公司外的马来西亚球团矿在实验室条件下的物理性能和冶金性能的试验测定结果，同时对马来球团与国内外其他球团作了性能比较；在此基础上，根据银钢公司现有原料条件，对银钢300m^3级高炉目前可能的炉料结构进行了理论配料计算，为指导生产提供了参考意见。     

矿壳内配碳球团试制金属化球团的实验室研究

矿壳球团在带式焙烧机上焙烧还原是一种投资少、成本低的生产高炉金属化球团的直接还原法。本文从理论上分析了矿煤球团用铁精矿（加添加剂）包壳所具有的优点，并介绍在实验室研究矿壳球团的配碳量、用铁精矿包壳时添加剂种类和用量、最高还原焙烧温度和升温速度、还原焙烧气氛等因数对金属化球团强度和金属化率的影响。     

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.     

基于低镁烧结矿和熔剂性球团的综合炉料熔滴性能研究

A low MgO content in sinter is conducive to reduce the MgO content in blast furnace slag. This study investigated the effect of MgO content in sinter on the softening–melting behavior of the mixed burden based on fluxed pellets. When the MgO content increased from 1.31wt% to 1.55wt%, the melting temperature of sinter increased to 1521°C. Such an increase was due to the formation of the high-melting-point slag phase. The reduction degradation index of sinter with 1.31wt% MgO content was better than that of others. The initial softening temperature of the mixed burden increased from 1104 to 1126°C as MgO content in sinter increased from 1.31wt% to 1.55wt%, and the melting temperature decreased from 1494 to 1460°C. The permeability index (S-value) of mixed burden decreased to 594.46 kPa·°C under a high MgO content with 1.55wt%, indicating that the permeability was improved. The slag phase composition of burden was mainly akermarite (Ca₂MgSiO₇) when the MgO content in sinter was 1.55wt%. The melting point of akermarite is 1450°C, which is lower than other phases.     

烧结矿/兰炭混装还原试验研究

为了降低炼铁生产成本、优化炉料结构以及充分利用低品质冶金焦资源,在实验室条件下进行兰炭用于高炉炼铁的矿焦混装初步试验研究。采用综合热分析仪研究兰炭的基础特性,并模拟高炉条件下的矿焦混装程序还原过程。结果表明,兰炭与CO₂的反应性要好于焦炭,兰炭可明显降低烧结矿直接还原的起始温度并加快还原速率;在高炉还原条件下,兰炭可以降低大块焦的溶损率,提高烧结矿的还原度;增加兰炭加入量,烧结矿的还原度相应提高;在兰炭加入量相同的条件下,兰炭和烧结矿分层混装时烧结矿终点还原度较高;过多增加兰炭加入量和改变矿焦混装方式对抑制大块焦溶损率的作用较小。     

MHA黏结剂在钒钛磁铁矿氧化球团制备中的应用

应用已发明的MHA黏结剂替代膨润土制备钒钛磁铁矿氧化球团,获得质量优良的高炉冶炼原料。研究表明:当MHA用量为0.25%,在预热温度950℃,预热时间10 min,焙烧温度1 250℃,焙烧时间10 min的条件下,获得的预热球团抗压强度为522 N/个,焙烧球团抗压强度为3 702 N/个。与2.0%膨润土球团矿比较,MHA成品球团的抗压强度略低,而TFe品位明显提高1.11%。2种黏结剂球团矿的还原性能指标接近。MHA球团黏结剂在氧化球团矿生产中具有良好的应用前景。     

包钢内配碳球团外滚煤粉焙烧的实验研究

包钢高Ｆ铁精矿含有较高的碱金属，生产的氧化球团还原膨胀严重，还原强度很低。作者从理论上和通过实验研究证明：包钢内配碳球团外滚煤粉焙烧制造高ＦｅＯ球团，可以解决包钢球团的还原膨胀问题，而且高ＦｅＯ球团的强度能满足高炉要求     

国内外高炉喷煤现状及主要技术措施

介绍了国内外高炉喷煤技术及其进展现状。实验证明,为经济有效地喷煤量,主要采用了精料、高风温、富氧和均匀喷吹等措施。     

含硼铁精矿用于巴润精矿氧化球团生产的实验研究

在实验室条件下,研究了含硼铁精矿对巴润精矿氧化球团制备工艺及冶金性能的影响.研究表明:球团原料中外配5.0%的含硼铁精矿,可将混合料中的巴润精矿配比(质量分数)提高到40%,制备的氧化球团满足高炉冶炼要求;含硼铁精矿可增加巴润精矿氧化球团的抗压强度和降低还原膨胀率,并可降低球团的焙烧温度;当含硼铁精矿配加量(质量分数)从0增加到7.5%时,球团抗压强度从2 630 N·个-1上升到3 709 N·个-1,还原膨胀率从25.69%降低到15.53%;外配质量分数为7.5%的含硼铁精矿时,球团的焙烧温度可从1 200℃降低至1 150℃,巴润精矿氧化球团满足高炉生产要求.