转底炉处理冶金粉尘工艺的锌钾钠脱除及烟气形成

转底炉直接还原处理钢铁厂冶金粉尘过程中,Zn、K、Na等元素的脱除及烟气形成过程对转底炉工艺实施效果影响很大.采用高温管式炉模拟转底炉工艺条件,用钢铁厂含锌粉尘制成内配碳球团,进行直接还原实验研究,并收集实验过程产生的烟气和二次粉尘,对烟气中的气体成分以及烟气中的二次粉尘进行化学成分、微观结构以及物相组成分析.研究证明:Zn的脱除率可以达到98%,K、Na、Pb的脱除率分别达到80%、88%和85%;烟气中N2、CO、CO2的体积分数分别为71.4%、14.5%和14.1%;烟气中二次粉尘主要物相为ZnO、KCl、Zn5(OH)8CI2H2O、PbO和NaCl,二次粉尘中ZnO含量高达80%,可作为二次锌资源加以利用.在此基础上分析了转底炉直接还原过程中Zn、Ph、K、Na脱除和烟气形成机理.     

生物质用于转底炉直接还原工艺研究

为了探讨生物质还原剂用于生产金属化铁的可行性,针对转底炉直接还原工艺,从金属化率、抗压强度和体积收缩率三方面入手,分析了竹炭、木炭、秸秆纤维等3种生物质还原剂以及传统还原剂煤粉对含碳球团还原效果的影响。试验结果表明,生物质能够替代传统还原剂用于转底炉直接还原工艺。与传统还原剂相比,生物质还原剂在含碳球团金属化率方面的影响较小,但不同生物质对含碳球团强度和体积收缩率等方面的影响较大。秸秆纤维含碳球团的强度相对较高,但竹炭和木炭含碳球团的强度较低,需在较高温度下(1 300℃)焙烧才能达到后续生产要求;使用竹炭作还原剂的球团前期膨胀较其他还原剂更为严重,直接导致其高温区体积收缩率较小,从而影响含碳球团的强度和热量传递,需与其他还原剂搭配使用。     

转炉细灰对转底炉直接还原含碳球团性能的影响

将转炉细灰用于转底炉直接还原含碳球团造球试验。结果表明,转炉细灰对提高球团抗压强度和落下强度有一定效果,但要想获得理想的球团强度,须达到一定的添加量;添加一定量的转炉细灰,可以提高含碳球团的还原速率和金属化球团的TFe、MFe含量;用转炉细灰调节渣相碱度,在还原温度为1450℃时可实现渣铁良好分离,其脱硫效果好于同碱度下的石灰石。     

转底炉直接还原工艺综合数学模型

为发展和深入认识转底炉直接还原工艺技术,建立了转底炉综合数学模型,该模型由转底炉本体热化学平衡、转底炉区域热平衡计算模型、余热回收模型、生球干燥模型、炉膛温度校核与尾气露点校核模型和转底炉流程模型组成.采用综合模型计算了该工艺流程的基本工艺参数.计算结果表明:煤气热值、废气排放温度和余热回收利用方案对整体能量消耗有不同程度影响,煤气发热值每增加50 kJ·m 3,理论燃烧温度提高22~25℃,煤气用量减少41~47 m3·t 1;空气预热温度平均每增加100℃,理论燃烧温度提高35~40℃,煤气用量减少90~103 m3·t 1.此外,应用此模型还可以计算任何原料和燃料等条件下的直接还原工艺参数,研究不同余热回收方案条件下的各个工艺参数的变化规律.     

转底炉的关键结构设计

介绍了转底炉的动作程序的设计特点；炉门的设计特点；在转炉炉衬设计中采用了新型保温材料，节能14.1%。     

含碳球团生产海绵铁的研究

研究了含碳球团直接还原的金属化率与还原时间、温度和气氛之间的关系,并得到含碳球团生产海绵铁的工业参数。     

含碳铬矿球团的还原性能

本文讨论了温度、还原剂、铬矿粒度以及与还原剂结合形式等因素,对铬铁矿直接还原性能的影响,并进行了多种添加剂对铬矿还原反应影响的实验。通过气体中间物的固-固反应理论,描述了还原过程。实验结果为开发合碳铬矿球团在竖炉型的熔融还原提供了配料造球的理论依据。     

含碳球团高温抗压强度的实验测定

采用自制的高温抗压强度测定装置,研究了使用有机黏结剂的含碳球团在不同温度、气氛条件下高温强度随时间的变化.试验结果表明,采用有机黏结剂“CC”的含碳球团在800℃下保温1 h,球团仍能保持较高的高温强度（30～40 N/球）.在球团开始显著的自还原反应之前,球团高温强度主要由有机黏结剂来保证;而在还原反应（1 000℃以上）之后,球团高温强度则主要依靠还原的大量金属铁;球团的高温强度能满足转底炉生产工艺的要求.     

电石炉炉底温度控制与节能

电石炉炉底温度是反映炉内温度的一个重要参数，炉底温度高，利于生产，但可能烧坏炉底设备。强制冷却以降低炉底温度是必要的，但操作不当往往会造成温度过低增加热量消耗。文章介绍了合理控制风冷装置，保持最佳炉底温度的方法     

在氧化性气氛中含碳球团直接还原的研究

实验研究证明在氧化性气氛中,在一定温度下含碳球团能够快速直接还原。还原得到的金属化球团表面会被迅速氧化生成铁氧化物层,阻碍氧化过程的进行,出现氧化停滞现象,得到直接还原铁。     

全氧高炉炼铁工艺模拟分析

建立了全氧高炉工艺的系统模拟模型。该模型能够计算不同原燃料、不同操作参数下的原料消耗、熔剂消耗、渣量及其成分、各种煤气量及其成分等。模型计算结果表明：在炉身矿石金属化率为90％时,若在炉身底部吹入较多的循环煤气,热量的需求决定了完成炉身内矿石还原所需的煤气量;若在炉缸吹入较多的循环煤气,还原性气体的需求决定了完成炉身内还原所需的煤气量。在焦比固定和正常操作条件下,煤耗的计算值基本随系统输出煤气量的增加而线性增加。在焦比取为200 kg时,经计算获得的系统最低煤比为200 kg左右。     

Reduction and melting behavior of carbon composite lateritic bauxite pellets

Direct reduction of low-grade lateritic bauxite was studied at high temperature to recover Fe and beneficiate Al₂O₃ slag. The results show that a metallization rate of 97.9% and a nugget recovery rate of 85.1% can be achieved when the reducing and melting temperatures are 1350 and 1480℃, respectively. Moreover, a higher-grade calcium aluminate slag (Al₂O₃=50.52wt%) can also be obtained, which is mainly composed of α-Al₂O₃, hercynite (FeAl₂O₄), and gehlenite (Ca₂Al₂SiO₇). In addition, high-quality iron nuggets have been produced from low-grade lateritic bauxite. The nugget is mainly composed of iron (93.82wt%) and carbon (3.86wt%), with almost no gangue (slag).     

Mathematical simulation of direct reduction process in zinc-bearing pellets

A one-dimensional unsteady mathematical model was established to describe direct reduction in a composite pellet made of metallurgical dust. The model considered heat transfer, mass transfer, and chemical reactions including iron oxide reductions, zinc oxide reduction and carbon gasification, and it was numerically solved by the tridiagonal matrix algorithm (TDMA). In order to verify the model, an experiment was performed, in which the profiles of temperature and zinc removal rate were measured during the reduction process. Results calculated by the mathematical model were in fairly good agreement with experimental data. Finally, the effects of furnace temperature, pellet size, and carbon content were investigated by model calculations. It is found that the pellet temperature curve can be divided into four parts according to heating rate. Also, the zinc removal rate increases with the increase of furnace temperature and the decrease of pellet size, and carbon content in the pellet has little influence on the zinc removal rate.     

高炉炉缸死焦堆受力分析与计算

建立了一个特殊情况下死焦堆在炉缸中的受力模型,推导出了最小死铁层深度的计算公式,并用某高炉解剖数据进行了验证,结果表明该模型可靠.在此基础上提出了一般条件下的死料柱受力模型,推出了一个用于估算一般情况下死焦堆浮起高度的公式,并讨论了死焦堆浮起高度与炉渣液面高度的关系.     

高炉炉缸死焦堆对渣滞留率的影响

采用三维动量守恒方程、标准k-ε双方程模型、VOF多相流模型以及多孔介质模型模拟计算了不同死焦堆状态下炉缸内的渣滞留量.结果表明:炉渣滞留主要集中在死焦堆中,死焦堆外围焦炭分布是决定渣滞留率的关键;最低渣-铁界面以下区域的状态对总渣滞留率影响很小.由于铁口附近渣铁水流速远大于死料柱中流速,形成了向铁口倾斜的气-渣界面,当铁口来风时需停止出铁,导致部分炉渣来不及排出炉缸,因此改善死料柱透液性是减少渣滞留量的有效手段.     

高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟分析

为进一步研究高炉炉缸炉底在生产过程中的侵蚀成因,对某企业2 580 m3高炉建立二维传热模型,运用软件求解得到该高炉开炉初期和炉役末期的炉缸炉底温度场分布;对侧壁碳砖进行温度场求解并与应力场耦合得到其径向热应力分布。结果表明,该企业高炉"陶瓷杯+微孔炭砖"型复合炉缸炉底结构设计合理,死铁层的长期热应力作用导致侧壁炭砖发生崩角并加速形成环裂,是炉缸破损的主要原因之一。     

钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

采用高温实验炉,在1 350℃,氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验,通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究。结果表明,钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4).Fe2TiO4、Fe3O4.Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5;在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段,钛铁矿与新生成的浮士体发生钛铁晶石化,最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石。