喷吹焦炉煤气对COREX竖炉还原的影响研究

为降低COREX的固体燃料消耗,焦炉煤气(COG)作为一种清洁、高热值能源被引入到COREX炉中,以替代原有的循环冷却煤气。计算了不喷吹焦炉煤气、喷吹焦炉煤气以取消冷却煤气和喷吹焦炉煤气以取消冷却煤气和过剩煤气(完全取消煤气冷却)三种情况下入竖炉煤气的成分,并通过实验室模拟试验,对焦炉煤气中的甲烷在竖炉中的行为和含铁炉料还原情况进行研究。结果甲烷在竖炉中存在少量的分解,竖炉喷吹焦炉煤气会降低含铁炉料还原。     

COREX熔融气化炉填充床内气固相间还原形式的影响因素研究

为提升COREX熔融气化炉内冶炼效率,根据COREX熔融气化炉填充床含铁炉料的还原特征,采用"历程"分割法,进行实验室高温还原模拟试验。对还原过程中含铁炉料还原及直接还原比例进行考察,在此基础上,单一改变还原气体流量、还原气体成分以及预还原炉料金属化率,考察其对含铁炉料还原及直接还原比例的影响。研究结果表明增大熔融气化炉内低温段区间、提高还原煤气流量、提升还原煤气中氢的含量等措施可降低直接还原比例。     

COREX工艺系统模拟的数学模型

对COREX工艺进行系统模拟,不仅为进一步开发该工艺提供信息预测服务,而且为实际生产中其工艺控制系统的设计奠定基础。在对各反应器内化学反应和热交换作必要假设的基础上,分别对熔化气化炉、还原竖炉和热旋风除尘器等设备进行单元模化。对每个反应器均利用1组物料和(或)热量平衡式、所需的化学反应平衡式和其它有关约束式,计算物料、燃料消耗量或各种生成量。以反应器间物流和能流走向关系进行各反应器衔接匹配情况计算,形成对COREX工艺的系统模拟。     

COREX竖炉螺旋结构对物料运动影响的DEM模拟

基于离散单元方法建立了三维COREX-3000竖炉模型,通过模拟研究比较了宝钢螺旋与设计的均匀下料螺旋的下料均匀性指数、物料流型和物料下降速度在炉内的分布.结果表明,宝钢螺旋的下料均匀性指数在第1节到第5节螺旋上都较小,最大值在第4节螺旋上为0.36,而设计螺旋的下料均匀性指数在整个下料段都接近1,在理论上达到了均匀下料的目的;从宏观上看,设计螺旋在整个竖炉高度上的物料流型比宝钢螺旋更均匀;在围管下方设计螺旋沿竖炉径向的下料速度比宝钢螺旋均匀,在围管上方螺旋结构对物料下降速度的影响很小,下料模式接近活塞流.     

COREX流程的Rist操作线模型及应用分析

借鉴高炉的Rist(里斯特)操作线原理,建立了COREX流程冶炼过程中的物料平衡和热平衡方程.高挥发分的块煤作为其主要燃料,入炉裂解会产生大量H2,因此必须考虑其对上部竖炉和下部熔融气化炉Rist操作线的影响.通过热力学计算,将上、下部操作线模型有机结合起来,建立COREX全流程的Rist操作线数学模型.提出了降低COREX燃料消耗的措施,如提高金属化率、改变入炉燃料结构等.模型计算结果显示,COREX炉在使用低质焦炭代替块煤后,理论上可以节约174.7 kg燃料,氧气消耗量可降低18.8%.     

COREX用煤成焦的高温性能研究

通过观察COREX块煤在成焦过程中所形成的不同煤焦的微观结构及形貌,分析了COREX所用两种煤成焦结构及性能的特点.借鉴高炉焦炭反应性及反应后强度的定义,提出以MCRI和MCSR来表示煤焦的反应性及反应后强度,并给出其物理意义.MCRI与MCSR主要是由煤焦显微结构的组成决定的.针对COREX所用的两种煤,对1100℃下不同成焦时间的煤焦反应性及反应后强度与微观结构进行多元线性回归,建立了预测COREX用煤成焦时煤焦热态性能的公式.由此推算了两种煤在600,800及1000℃条件下不同成焦时间的煤焦反应性及反应后强度,与实测值比较吻合.     

COREX流程的Rist操作线模型及应用分析

借鉴高炉的Rist(里斯特)操作线原理,建立了COREX流程冶炼过程中的物料平衡和热平衡方程.高挥发分的块煤作为其主要燃料,入炉裂解会产生大量H2,因此必须考虑其对上部竖炉和下部熔融气化炉Rist操作线的影响.通过热力学计算,将上、下部操作线模型有机结合起来,建立COREX全流程的Rist操作线数学模型.提出了降低COREX燃料消耗的措施,如提高金属化率、改变入炉燃料结构等.模型计算结果显示,COREX炉在使用低质焦炭代替块煤后,理论上可以节约1747kg燃料,氧气消耗量可降低188%.     

煤造气制备碳化铁过程中压力的影响

研究了CO＋CO2、CO—CO2-H2系气体压力对还原度、金属化率、碳化铁率的影响，通过实验研究得到：提高压力加速了还原、析碳和渗碳反应。温度700℃、反应时间180min、气体成分80％CO＋20％CO2，压力0．2MPa条件下，产物的还原度、金属化率和碳化铁率均超过了60％；相同温度、反应时间条件下，气体成分为75％CO＋25％CO2，压力为0．48MPa产物的三个指标都超过了85％。氢气有促进还原和抑制析碳的双重作用。     

温度对煤造气制备碳化铁的影响

研究了以煤造气为还原剂制备碳化铁过程中温度对还原度、金属化率、碳化铁率的影响，实验条件为压力0.3MPa、反应时间180min、还原气体中CO／CO2分别为3和1.5，反应温度在550－700℃之间变化。通过实验研究得到如下结论：产物的还原度、金属化率随温度的升高而逐渐增大；碳化铁率在600℃时最小；在气体成分达到一定还原势（CO/CO2=3)的条件下，700℃时碳化铁率最高；而在CO／CO2=1.5时，高温下不利于碳化铁的生成。     

煤造气制备碳化铁过程中压力的影响

研究了CO+CO2、CO-CO2-H2系气体压力对还原度、金属化率、碳化铁率的影响,通过实验研究得到:提高压力加速了还原、析碳和渗碳反应.温度700℃、反应时间180min、气体成分80%CO+20%CO2,压力0.2 MPa条件下,产物的还原度、金属化率和碳化铁率均超过了60%;相同温度、反应时间条件下,气体成分为75%CO+25%CO2,压力为0.48MPa产物的三个指标都超过了85%.氢气有促进还原和抑制析碳的双重作用.     

COREX冷煤气成分预测的二步建模方法

针对熔融气化炉冷煤气成分含量,提出了基于熵权模糊C均值聚类和偏最小二乘的COREX冷煤气成分预测方法.建模过程中首先根据料单中各种原料的单耗量,利用熵权模糊C均值聚类的方法将料单聚类成若干种料单类别,然后针对不同的料单类别,利用偏最小二乘法分别建立冷煤气成分预测模型.对宝钢COREX-1#炉实际生产数据验证结果表明:该方法可以有效地建立COREX冷煤气成分预测模型,具有较好的预测精度.     

脆硫铅锑矿精矿的还原造锍熔炼

采用富含氧化铁的黄铁矿烧渣作为固硫剂的铅、锑、铋还原造锍熔炼方法,对脆硫铅锑矿精矿还原造锍熔炼的工艺进行了研究,考察了温度、添加剂加入量、烧渣加入量等对还原造锍熔炼工艺的影响,得出最佳工艺条件为:先在900℃下反应,再升温到1200℃过热放渣;烧渣加入量为理论量的100%～105%;添加剂与苏打质量比为10%,无水硫酸钠为13%(质量分数).在最佳条件下,锑直收率为83.26%,铅直收率为68.50%,固硫率为98.97%,但约有15%的铅和30%的银分散在铁锍中.     

湿度对铝液去气速率影响的模拟研究

首先探讨了利用ＣＯ２－Ｈ２０－Ｎ２系模型研究铝液吹Ｎ２去氢精炼过程的可行性。然后利用该模拟系统，采用奥氏气体分析法和ｐＨ值测定法研究了液面上方ＣＯ２ 分压对ＣＯ２水溶液去气效果的影响；探讨了工艺改变后ＣＯ２分压对去气效果的影响；讨论了湿度对铝液去气速率的影响规律以及减小其影响的具体措施．     

温度对煤造气制备碳化铁的影响

研究了以煤造气为还原剂制备碳化铁过程中温度对还原度、金属化率、碳化铁率的影响,实验条件为压力0.3 MPa、反应时间180 min、还原气体中CO/CO2分别为3和1.5,反应温度在550～700℃之间变化.通过实验研究得到如下结论:产物的还原度、金属化率随温度的升高而逐渐增大;碳化铁率在600℃时最小;在气体成分达到一定还原势(CO/CO2=3)的条件下,700℃时碳化铁率最高;而在CO/CO2=1.5时,高温下不利于碳化铁的生成.     

引气减水剂对再生混凝土力学性质的影响研究

把混凝土看作基体,气孔看成夹杂,采用Mori-Tanaka估算方法研究了含气量对混凝土弹性模量的削弱影响规律;基于细观夹杂理论,由变分结构方法导出引气混凝土的有效势能估算式,然后对等效应变求导推出引气混凝土的有效应力-应变关系曲线;最后假定混凝土基体服从D-P屈服准则,通过引入能量密度支函数概念,并构造其函数逼近序列以解决其在气孔边界不可导的问题,最终导出了引气混凝土的宏观D-P屈服准则,并通过它研究了含气量对混凝土内摩擦系数的削弱影响.通过与实验数据的比较,这些力学参数的有效性质随引气量的变化规律基本与实验相吻合.     

低取代度羟丙基纤维素的制备及影响因素分析

将碱纤维素与环氧丙烷进行醚化反应,利用气固相法合成低取代度的羟丙基纤维素(HPC).研究了环氧丙烷质量分数、压榨比、醚化温度对HPC的醚化度及环氧丙烷有效利用率的影响.结果表明:HPC的最佳合成条件为环氧丙烷质量分数为20%(与纤维素的质量比),碱纤维素的压榨比为3.0,醚化温度为60℃.通过核磁共振对HPC进行结构测试,可知HPC的醚化度为0.23,环氧丙烷有效利用率为41.51%,纤维素分子链上成功接上了羟丙基基团.     

柴油燃料性质对内燃机排放的影响及机动车燃料的发展趋势

对显著影响内燃机排放的柴油燃料的性质进行表征,通过分析燃料化学组成对机动车污染排放物的影响,提出降低柴油中硫和芳香烃含量、改进十六烷值可满足排放标准的要求.从几个关键技术指标对机动车柴油燃料发展趋势进行总结,提出降低改进内燃机排放的技术措施.     

阳极修饰对微生物燃料电池性能的影响

利用PW12/rGO复合材料负载于碳布表面制得PW12/rGO修饰阳极并构建单室空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC),考察了PW12/rGO修饰阳极对MFC产电和高氯酸盐(ClO4-)还原性能的影响,并通过对阳极表面形态及其电化学特性的分析,探讨了PW12/rGO修饰阳极改善MFC产电性能的机理.结果 表明,当ClO4-浓度为700 mg/L时,PW12/rGO修饰阳极MFC的最大输出电压和ClO4-平均去除速率分别为200.18 mV和1.15 kg/(m3·d),分别是空白阳极MFC的4.4倍和1.06倍;扫描电镜(SEM)表征显示,PW12/rGO修饰阳极表面附着的微生物量远高于空白阳极;Tafel曲线、循环伏安曲线(CV)和交流阻抗谱(EIS)测试表明,PW12/rGO修饰阳极较空白阳极具有更高的交换电流密度、CV电活性面积以及更低的电荷转移电阻.PW12/rGO修饰阳极提高了阳极电子产量和电子传递速率,进而改善了MFC的产电性能.     

生物柴油添加于柴油对混合燃料发火性、防腐性、热值影响的研究

为了分析生物柴油添加于柴油对混合燃料发火性、防腐性、热值等理化特性的影响,按照不同比例配制相应的混合燃料B10~B90,参照相应的国家标准,对混合燃料的十六烷值、铜片腐蚀、低位热值分别进行试验研究.结果表明,混合燃料的十六烷值与生物柴油的添加比例呈线性关系变化,并随其比例增加而逐渐增大;铜片腐蚀的程度亦随生物柴油比例的增加而逐渐增大;低位热值与生物柴油比例为指数关系,并随其比例变化而呈下降趋势.     

焙烧温度对氧化球团性质及其气基直接还原过程的影响

考查焙烧温度对氧化球团抗压强度、孔隙率、Fe3O4含量及显微结构等性质的影响,研究不同焙烧温度下球团的还原行为,计算其还原过程动力学并确定还原过程的限制性环节。研究结果表明:随着焙烧温度的升高,氧化球团抗压强度增大,晶粒间互联及渣相增多,球团内Fe3O4含量及孔隙率则明显降低;在1 200℃焙烧时球团还原最快,其次为1 150℃和1 250℃,最慢的是于1 100℃焙烧球团;在1 100,1 150和1 200℃焙烧球团还原过程受界面化学反应控制,而1 250℃焙烧球团在还原过程前期受界面化学反应控制,后期受内扩散控制。