炼焦配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响

通过在炼焦配煤中添加不同配比的加拿大精矿粉、澳大利亚FMG粉和鄂西高磷铁矿粉炼制铁焦,并对其显微强度、相对密度、气孔率、冷强度、反应性、反应后强度和气化反应开始温度进行分析,探讨配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响。结果表明,在配合煤中添加质量分数为15%的加拿大精矿粉所制得的铁焦在反应性高的情况下,具有合适的反应后强度;金属铁对焦炭气化反应具有正催化作用。     

高炉熔渣中煤-CO2气化反应性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温热重法对高炉熔渣中煤焦-CO2气化反应性进行了研究,主要考察了渣煤比、气化反应温度和煤种对气化反应的影响,并用反应速率方程法对其动力学参数进行求算.实验结果表明:煤焦的碳转化率、气化反应速率与渣煤比正相关;在煤焦的气化反应中,高炉熔渣具有一定的促进作用;在1673K以下,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的升高而上升,而当温度高于1673K后,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的上升呈现下降的趋势;不同煤种,其气化反应性有很大的差异,大同煤的气化反应性要好于阜新煤和焦炭;不同条件下,煤焦的气化反应动力学参数具有很大的差异,焦炭的表观活化能和指前因子随渣煤比的增大而升高,阜新煤的表观活化能和指前因子随渣煤比的增加先降低、后升高.     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.     

炼铁用生物质焦的制备及其性能

采用两种不同的升温制度对生物质进行碳化,碳化温度选为300、400、500、600和700℃,保温时间分别为30、60和90min．利用扫描电镜及热重分析仪对所得生物质焦的成分、微观结构及燃烧性能等进行分析,并研究了制备条件对生物质焦的产率及与CO2反应性的影响．结果表明,生物质焦具有与煤不同的典型管状或片状结构,其N、S、灰分、碱金属含量及燃烧性能优于煤炭,适合用作炼铁过程的还原剂和发热剂,以替代部分煤粉和焦炭．综合考虑,炼铁用生物质焦的最佳制备条件是,采用恒温加热模式将生物质加热至500℃进行碳化,并保温30min．     

铬铁矿的还原焙烧与磁选分离

以南非铬铁矿为原料,以潞安煤粉为还原剂,进行了铬铁矿粉还原焙烧与磁选分离实验。借助扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析,对碳热还原和磁选分离过程中的物相变化进行了系统研究。实验发现,当温度低于1 200℃时,铬铁矿仅发生少量铁氧化物的还原,当温度高于1 300℃时,铬铁矿中铬氧化物开始被还原成碳化铬。随着还原反应的不断进行,铬铁尖晶石结构逐渐发生转变并被破坏。在本实验条件下,铬铁矿较为适宜的预处理温度为1 200℃,此温度下的还原产物磁选后,磁选产物几乎全部为金属铁,磁选所得尾渣的除铁率为46%,铬的收得率为80%,w(Cr2O3)/w(ΣFe O)值高达3.75。研究工作对于铬铁矿预处理工艺的设计开发及低品位铬铁矿的综合利用具有理论指导意义。     

焦炭初始反应温度影响因素分析

通过配煤炼焦实验,研究入炉煤的性质、炼焦工艺和添加剂对焦炭初始反应温度的影响。结果表明,不管是单种煤还是配合煤,焦炭初始反应温度均随入炉煤煤化度的提高而上升;随着焖炉时间的延长,焦炭初始反应温度显著升高;随着入炉煤细度的增加,焦炭初始反应温度有所升高,而入炉煤的堆积密度对焦炭初始反应温度基本没有影响;具有催化作用的添加剂能显著降低焦炭的初始反应温度,而添加铁矿粉对焦炭初始反应温度的影响较消石灰的影响更为明显。     

考虑热解产物组分的煤粉着火燃烧数学模型

建立了球坐标系下考虑煤粉挥发分释放、传热、传质和化学反应全耦合的单颗粒热解、燃烧瞬态数值模型,并对陕西神木烟煤的着火、燃烧特性进行分析.结果表明,单颗粒煤粉的着火始于挥发分,且受氧气扩散速率的控制,挥发分火焰能够到达距颗粒中心约29倍颗粒半径的地方.当煤粉热解完成时,炭粒表面生成的CO被引燃,火焰退回炭粒表面附近而使炭粒快速升温,燃烧进入表面氧化反应控制状态.随着燃烧速率进一步提高,炭粒燃烧又开始受到表面还原反应的控制,火焰再次离开炭粒表面.
     

还原剂对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响

研究还原剂种类及用量对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响.添加脱磷剂Na2CO3,在提铁降磷的同时能降低还原铁的硫含量;还原剂用量的增加都能促进铁还原,但使用灰分和固定碳含量较高或挥发分含量较低的还原剂时,不利于降磷.焙烧产物的X射线衍射分析表明:添加脱磷剂Na2CO3时,随着还原剂用量的增加,焙烧产物中金属铁含量增加,浮氏体和石英含量降低;使用灰分含量较高的还原剂时,随其用量的增加,灰分会消耗Na2 CO3,从而减弱其对于铁还原的促进作用;还原剂用量相同时,石煤、烟煤、焦炭和褐煤所得焙烧产物中金属铁含量逐渐增加,浮氏体含量逐渐降低.总体来看,褐煤作为还原剂时铁磷分离效果最好,其次为烟煤,焦炭和石煤.     

重点钢铁厂铁矿石还原及焦炭气化的藕合反应

通过在模拟高炉温度和煤气成分变化的条下,对我国重点钢铁厂铁矿石还原及焦炭气化的藕合反应研究,阐明了焦炭气化与铁矿石还原与反应历程有关。分析预测高炉冶炼效果除考虑恒定温度和恒定煤气成分下焦炭与铁矿石冶金性能外,还应考虑焦炭与铁矿石藕合反应过程CO过剩量。研究表明宝钢、首钢、本钢、鞍钢CO过剩系数ηc较小,煤气利用好;包钢、重钢和梅山冶金公司ηco较大,煤气利用较差。     

煤焦-CO_2高温气化反应特性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温法研究煤焦-CO2高温气化反应,考察了煤种、气化温度及气流速度对煤焦气化反应的影响,并对其动力学参数进行了求算.实验结果表明:当气化温度低于煤焦灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率峰值随气化温度的升高而增大,当气化温度高于煤焦的灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率变化十分缓慢,甚至有下降的趋势;不同煤种的气化反应动力学参数有很大的差异,鞍钢煤焦和本钢煤焦的活化能均为140kJ/mol,阜新煤焦的活化能为70kJ/mol.当煤焦的气化反应温度高于煤焦的灰熔点温度时,扩散成为煤焦气化反应的主要限制环节,提高气流速度有利于煤焦气化反应的进行.     

Carbothermic reduction characteristics of ludwigite and boron-iron magnetic separation

Ludwigite is a kind of complex iron ore containing boron, iron, and magnesium, and it is the most promising boron resource in China. Selective reduction of iron oxide is the key step for the comprehensive utilization of ludwigite. In the present work, the reduction mechanism of ludwigite was investigated. The thermogravimetry and differential scanning calorimetry analysis and isothermal reduction of ludwigite/coal composite pellet were performed. Ludwigite yielded a lower reduction starting temperature and a higher final reduction degree compared with the traditional iron concentrates. Higher specific surface area and more fine cracks might be the main reasons for the better reducibility of ludwigite. Reducing temperature highly affected the reaction fraction and microstructure of the reduced pellets, which are closely related to the separation degree of boron and iron. Increasing reducing temperature benefited the boron and iron magnetic separation. Optimum magnetic separation results could be obtained when the pellet was reduced at 1300℃. The separated boron-rich non-magnetic concentrate presented poor crystalline structure, and its extraction efficiency for boron reached 64.3%. The obtained experimental results can provide reference for the determination of the comprehensive utilization flow sheet of ludwigite.     

富氢气体直接还原铁矿石及其碳沉积行为

焦炉煤气改质后可用于生产直接还原铁, 为炼钢提供优质的原料. 利用热重分析法, 研究了H₂ 与CO 物质的量比(H₂/CO)、温度对铁矿石球团矿还原速率及其碳沉积速率的影响. 实验结果表明: H₂ 的还原能力大于CO, 且随着混合气体中H₂ 含量的增加, 铁矿石球团矿的 还原速率增大; 当H₂/CO 比大于8/2 时, 增加H₂ 含量对还原速率影响减小; 在铁矿石还原 后期出现碳沉积, 且碳沉积速率随着H₂ 含量的增加而减小; 低温易于碳沉积, 但当温度高于 850 °C 时, 碳沉积得到抑制.     

生物质烧结燃料反应性优化研究

由于生物质燃料放热反应太快，直接应用在烧结中导致火焰前峰与热波前峰不匹配影响烧结矿性能.因此，利用CaO粉末对生物质燃料孔隙进行填充和生物质燃料“包裹制粒”对生物质燃料改性，并利用差热实验和热重实验对改性后燃料和焦煤进行对比检测实验.结果表明:生物质燃料经CaO粉末改性后，生物质燃料放热开始反应温度Te提升至382.09℃，放热拐点温度Ti提高至395.23℃，差热曲线(DTA)后移延缓热量释放;改性生物质燃料经包裹制粒后，开始失重温度提高至462℃，放热时间明显延长，与焦粉失重曲线接近.     

生物质烧结燃料性能优化研究

烧结生产过程产生了包含颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和二口恶英的高温烧结废气.为减少烧结污染物排放,制备新型生物质燃料取代烧结矿石燃料,通过生物质炭化、生物质成型等对比实验确定优化生物质燃料最优实验条件.实验结果表明:锯末炭化分为两个阶段,在室温(25℃)~400℃适宜炭化升温速率为5℃/min,在400~600℃适宜炭化升温速率为20℃/min,锯末燃料适宜成型压力为50 M Pa.通过对适宜条件下制备的生物质烧结燃料与烟煤和焦炭进行对比实验,其比表面积、孔容孔径和燃料燃烧性能大幅改善,接近矿石燃料.     

工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响

热压铁焦是一种新型含碳复合炉料,高炉使用铁焦有助于降低热空区温度、减少CO_2排放.研究了工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响,并分析其作用机理.研究结果表明,在一定范围内,铁焦抗压强度随着铁矿粉配比增加先增加后降低,在矿粉配比15%时取得较大值3 490.89 N;随着烟煤配比的增加而提高;随着热压温度的提高而提高,在热压温度350℃时取得较大值4 305.50 N;随着炭化温度的提高先降低后提高;随着炭化时间的增加先提高后降低,在炭化时间4 h时取得较大值3 518.80 N.从抗压强度角度考虑,热压铁焦合适的制备工艺参数为10%~15%铁矿粉,60%~70%烟煤,热压温度300~350℃,炭化温度1 000~1 100℃,炭化时间2~4 h.     

Utilization of waste polyethylene terephthalate as a reducing agent in the reduction of iron ore composite pellets

The increasing consumption of plastics inevitably results in increasing amounts of waste plastics. Because of their long degradation periods, these wastes negatively affect the natural environment. Numerous studies have been conducted to recycle and eliminate waste plastics. The potential for recycling waste plastics in the iron and steel industry has been underestimated; the high C and H contents of plastics may make them suitable as alternative reductants in the reduction process of iron ore. This study aims to substitute plastic wastes for coal in reduction melting process and to investigate their performance during reduction at high temperature. We used a common type of waste plastic, polyethylene terephthalate (PET), because of its high carbon and hydrogen contents. Composite pellets containing PET wastes, coke, and magnetite iron ore were reduced at selected temperatures of 1400 and 1450°C for reduction time from 2 to 10 min to investigate the reduction melting behavior of these pellets. The results showed that an increased temperature and reduction time increased the reduction ratio of the pellets. The optimum experimental conditions for obtaining metallic iron (iron nuggets) were reduction at 1450°C for 10 min using composite pellets containing 60% PET and 40% coke.     

煤粉残炭二氧化碳反应性实验研究

采用自制实验装置研究了煤粉残炭二氧化碳的反应性,研究结果表明煤粉残炭二氧化碳反应性随原煤挥发份增加而增加,随残炭制备温度增加而增加,随煤粉粒度增加而下降;焦炭的二氧化碳反应性低于煤粉残炭二氧化碳的反应性.根据实验结果提出了煤粉残炭相对活性因子指标及其预测经验公式.     

石油焦作还原剂对低品位红土镍矿与赤泥共还原制备镍铁的影响

石油焦作为工业固体废物,其堆积和储存对生态环境产生巨大的影响。本文对石油焦在低品位红土镍矿与赤泥共还原过程中用作还原剂的可行性及其机理进行了研究。通过研究石油焦用量、焙烧温度和焙烧时间等对红土镍矿与赤泥共还原过程的影响,确定最佳的工艺条件为石油焦用量20wt%、焙烧温度1250°C、焙烧时间60 min。在此条件下,可以获得镍品位1.96wt%、铁品位85.76wt%、镍回收率97.83wt%、铁回收率96.81wt%的镍铁产品。扫描电镜和能谱(SEM–EDS)分析结果表明,红土镍矿与赤泥共还原过程中镍和铁主要以镍铁颗粒的形式存在,镍铁颗粒分布均匀且纯度很高,粒径约30 μm。结果表明,石油焦作为还原剂用于红土镍矿和赤泥共还原是可行的,与无烟煤作还原剂相比,石油焦具有成本低的优点。研究结果不仅为石油焦的利用提供了一个新途径,同时也为缺煤地区红土镍矿与赤泥共还原工艺的利用提供了一种解决方案。     

Effect of carbon species on the reduction and melting behavior of boron-bearing iron concentrate/carbon composite pellets

Iron nugget and boron-rich slag can be obtained in a short time through high-temperature reduction of boronbearing iron concentrate by carbonaceous material, both of which are agglomerated together as a carbon composite pellet. This is a novel flow sheet for the comprehensive utilization of boron-bearing iron concentrate to produce a new kind of man-made boron ore. The effect of reducing agent species (i.e., carbon species) on the reduction and melting process of the composite pellet was investigated at a laboratory scale in the present work. The results show that, the reduction rate of the composite pellet increases from bituminite, anthracite, to coke at temperatures ranging from 950 to 1300℃. Reduction temperature has an important effect on the microstructure of reduced pellets. Carbon species also affects the behavior of reduced metallic iron particles. The anthracite-bearing composite pellet melts faster than the bituminitebearing composite pellet, and the coke-bearing composite pellet cannot melt due to the high fusion point of coke ash. With anthracite as the reducing agent, the recovery rates of iron and boron are 96.5% and 95.7%, respectively. This work can help us get a further understanding of the new process mechanism.     

流化床制取CO的试验

在常压流化床装置上以CO2和O2为气化剂进行热态试验．在不同的运行条件下，以镇江铸造焦和华亭长焰煤半焦为原料进行了试验，考察了煤种、氧的体积分数和反应温度对CO产率的影响．结果表明，在相同操作条件下以长焰煤半焦为原料获得的产品气中CO体积分数大于85％，明显高于以铸造焦为原料获得的产品气中CO的体积分数；操作温度是影响CO2转化率的重要因素．