宣钢改善焦炭反应性的研究与实践

焦炭质量是高炉生产操作取得良好指标的关键,使用高反应性焦炭能增强炉内的还原气氛,促进含铁炉料的还原,而料层透气性不会有显著变化。此外,焦炭反应性的提高有利于提高含铁炉料进入软熔带和滴落带时的金属化率,减少进入软熔带和滴落带炉料中FeO的含量,有利于改善高炉内含铁炉料的软熔滴落性能。     

炉腹煤气中氢气含量对炉料软熔性能的影响

 在实验室条件下研究了提高炉腹煤气中氢气含量对含铁炉料软熔性能的影响。研究结果表明：随着氢气含量的提高,含铁炉料的软化开始温度先增加后降低,软化终了温度升高,软化区间先变宽后变窄,熔融开始温度、滴落温度升高,熔融区间变窄,炉料透气性明显改善。增加炉腹煤气中氢气含量有利于高炉冶炼。     

高炉炉料配加热压含碳球团软熔滴落性能的试验研究

 以常用的炼铁原料为基础,系统研究了配加不同比例的热压含碳球团对高炉炉料的软熔滴落性能的影响,并进行了理论分析。研究表明,配加热压含碳球团对高炉综合炉料的软化区间、熔化区间、滴落率和透气性等软熔滴落性能参数有显著的影响。随着热压含碳球团配比的增加,软化区间t40-t4逐渐变宽;熔化区间tD-tS逐渐变窄,熔化开始温度tS逐渐升高,滴落温度tD逐渐降低;滴落率先增加后降低,当配比为40%时,滴落率最高,为6710%;最高压差先下降后升高,但在配加热压含碳球团条件下,炉料的最高压差都有所降低。从综合炉料的软熔滴落性能综合考虑,高炉炉料配加热压含碳球团的适宜配比应为40%~50%。     

氢气含量对含铁炉料还原及软熔性能的影响

为了研究氢气含量对含铁炉料还原及软熔性能的影响,利用程序还原炉分析了不同氢气含量对含铁炉料还原性能的影响,利用高温熔滴炉模拟高炉喷吹含氢煤气,研究了氢气含量对含铁炉料软熔性能的影响。结果表明,当增大氢气含量后,炉料的软化温度会升高,滴落温度逐渐降低,同时也会改善炉料结构的透气性,使得渣铁更加容易分离;氢气含量会使含铁炉料中的FeO含量降低,弱化了脱碳反应,从而促进生铁中碳含量的增加。低温时氢气含量对还原几乎没有促进作用,高温则会促进氢气的还原性能;同时,氢气会促进含铁炉料中铁的析出。     

钒钛烧结矿高炉冶炼软熔滴落带还原过程模拟研究

在试验室软熔滴落装置中,研究了全钒钛烧结矿、攀钢钒钛烧结矿配8％风云块矿及鞍钢普通烧结矿的软熔滴落性能及还原过程.结果表明:钒钛烧结矿具有较高的软化、熔化及滴落温度,软熔带料柱压差高,滴落困难。该矿还原过程复杂,但因其结构疏松,还原性能比普通鞍钢烧结矿好。钒钛烧结矿配加块矿后,炉料中TiO_2含量降低,软熔滴落性能改善。     

铁焦与铁矿石混装对高炉初渣形成的影响

 软熔带的形状和位置是影响高炉稳定运行的关键因素之一。研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。针对综合炉料进行研究,结果表明,铁焦的加入导致试样的变形开始温度降低,这是由于在较低温度下铁焦即开始与CO2反应,增加了煤气中的CO浓度与平衡浓度的差值,加速了铁矿石的间接还原。铁焦的加入一般使软化结束温度升高、滴落温度下降,使得软熔区间大幅度收窄,表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。加入铁焦还使滴落熔铁中的碳含量明显提高。优先考虑对料柱透气性的影响,建议使用加入20%(质量分数)矿粉A的铁焦。     

Al_2O_3对含钒钛高炉炉料熔滴性能的影响

利用高温熔滴炉模拟实际高炉软熔带的运行情况,探讨Al_2O_3对含钒钛高炉炉料的软化温度、熔化温度、最大压差等高温物理性能的影响。结果表明:Al_2O_3含量增加后炉料的软化开始温度(T_(10))和软化终了温度(T_(40))升高,软化区间(ΔT_1)变窄;炉料的熔化开始温度(T_s)降低,滴落温度(T_d)升高,熔化区间(ΔT_(ds))变宽;炉料的最大压差(ΔP_(max))升高,熔滴总特性值(S值)增大,熔滴性能变差。试验结果表明Al_2O_3含量的增加对炉料的熔滴性能产生了负效应。     

烧结矿MgO含量对含钒钛炉料熔滴性能影响

利用高温熔滴炉模拟实际高炉软熔带的运行情况.探讨在承钢炉现有炉料结构条件下,炉料中不同Mg O含量对含钒钛高炉炉料软化温度、熔化温度、最大压差、熔滴综合指标等高温物理性能的影响.结果表明：Mg O质量分数由1.92％增加到2.40％后,炉料的软化温度无明显变化;炉料的滴落温度td 升高,熔化温度区间Δtds增大;炉料的最大压差ΔPmax升高,炉料透气性变差;炉料熔滴的总特性值S增大,熔滴性能变差.     

喷吹高钙烟煤对含铁炉料熔滴性能的影响

针对某高钙烟煤低灰、低硫、低磷、高CaO、高热值、高燃烧率的特点，本文进行向高炉喷吹该烟煤的试验，研究熔剂入炉方式变化对含铁炉料性能的影响，探索高比例喷吹该烟煤条件下的炉料结构，为该烟煤大规模应用高炉喷吹奠定基础。研究结果表明：使用该烟煤后，除熔融开始温度和软化区间略有提高外，其他指标均降低；保持烟煤占比为30%不变，随着煤比由140 kg/t上升到200 kg/t,炉料的软化开始温度、软化终了温度、熔融终了温度逐渐增加，熔融开始温度、软化区间、最大压差变化不大，熔融区间和软熔层厚度呈现出先升高后降低的趋势；保持煤比为160 kg/t不变，随着烟煤占比从30%上升到100%,炉料的软化开始温度、软化终了温度、熔融开始温度、熔融终了温度整体呈现先升高后降低的趋势，软化区间呈现出先降低后升高的趋势，熔融区间、最大压差和软熔层厚度也呈现出先升高后降低的趋势。     

高炉内不同还原度炉料对软熔带透气性的影响

高炉内软熔带区域的透气性是影响高炉稳定顺行的重要因素,并由炉料的软化融化特性决定.当炉料内部发生软化融化时,炉料内对气体的粘性阻力系数及内部惯性阻力系数发生巨大变化,从而导致透气性变差,内部最大压差增大.本研究旨在通过预还原实验及软化融化实验,探明混合料的还原度对软熔带的透气性影响.结果表明:在不同软融阶段,同一还原度混合料层的最大压差明显不同,当料层温度进入融化区时,粘性阻力系数突增导致压差突然上升.由于惯性阻力系数的变化,压差曲线在达到融化温度之后还会继续发生波动.还原度较低时会出现二次压差峰值,随着还原度增加,二次峰值现象减弱.当还原度达到90%时,二次峰值消失,最大压差曲线在融化开始温度后逐步下降.试验结果对提高软熔带透气性,保证高炉内部稳定顺行具有重要的指导意义.     

MgO以及装料方式不同对烧结矿熔滴性能的影响

本文主要以高、低MgO为原料,采取普通装料和混装焦炭两种方式,系统地研究了MgO质量分数以及装料方式不同对于熔滴性能的影响,并对一些实验结果进行了理论分析.结果表明:随着MgO质量分数提高,软化区间t_D-t_S变宽,软熔带温度区间t_D-t_(10)变宽,最大压差ΔP_(max)上升.高MgO烧结矿与焦炭混合使用,软化区间t_D-t_S变窄,软熔带温度区间t_D-t_(10)变窄,最大压差ΔP_(max)降低.因此,在MgO质量分数一定时,采用混装焦炭方式进行生产,高炉内熔滴性能最好.     

多约束条件下回转窑-氧煤燃烧熔分炉热工分析

 传统高炉炼铁工艺具有冶炼流程长、污染物排放大的问题,因此非高炉炼铁技术引起了国内外学者的广泛关注。通过建立热量与物料平衡耦合的数学模型,对回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炉物料平衡和热平衡进行计算,揭示不同金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量条件下的热工参数变化规律,最后使用Lingo软件对工艺进行热工分析,确定回转窑内预还原金属化率等与熔分炉适宜煤粉消耗量的关系。结果表明,升高金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量均可以降低工艺煤耗和氧耗,但煤气量及煤气热值并不会随着操作参数的升高而达到最优,在对工况参数进行最优求解后得知,在炉料金属化率为70%、熔分炉煤气氧化度为16%且鼓风氧为100%时,回转窑-氧煤燃烧熔分炉工况条件最好。     

双层结构对提高含碳球团强度的影响

为了提高含碳球团强度,提出了内层为含碳球团,外层为精矿粉的双层结构复合含碳球团新工艺.研究了不同外层厚度球团的强度和金属化率,分析了球团强度形成的机理.研究结果表明:外层厚度适中的复合含碳球团强度能得到有效提高.该复合球团生球落下强度为普通含碳球团的2倍,400℃预热球抗压强度可达147.6N/个.900℃后,随着温度的增加,球团抗压强度提高,1150℃恒温还原30 min后抗压强度为2 080 N/个.且研究发现复合含碳球团能有效提高碳素利用率,C/O物质的量之比nC/nO为2∶3的复合球团还原后金属化率可达93.90％,其中外层金属化率为92.46％.通过显微结构分析,发现球团还原后外层生成了致密的金属铁外壳,这种外壳的独特力学性能是球团强度提高的主要原因.     

鼓风条件及块矿比例对炉料软熔性能的影响

为了研究不同鼓风条件下块矿比例对高炉含铁炉料软熔性能的影响，计算模拟了3种鼓风条件下的温度和气体含量并使用高温熔滴炉研究了块矿比例对含铁炉料软熔性能的影响，进而进行综合炉料结构优化的分析。结果表明，富氧、加湿鼓风条件下，氢气含量增加，能有效降低炉内最大压差，窄化熔融区间，改善炉内透气性；富氧、加湿鼓风条件下，块矿比例的增加虽然会导致炉内最大压差和软熔区间的增大，但是最大压差的绝对值仍远小于基准条件下的最大压差值，软熔带宽度也小于基准条件下的宽度。可以得知，在富氧和加湿鼓风条件下适当增加块矿比例，综合炉料软熔性能仍然优于基准条件，且能降低高炉生产成本，对于炉料结构是一种有效的优化措施。     

焦炭反应性对高炉块状带含铁炉料还原的影响

研究了五种具有不同反应性的焦炭对高炉块状带含铁炉料还原的影响规律,并对料层的压差、CO体积分数以及含铁炉料的还原程度进行了分析.当炉内通入的原始气体中CO体积分数(仅考虑CO和CO₂)为72.22%时,随着焦炭反应性的增强,焦炭气化速率加快,含铁炉料颗粒周围的CO体积分数升高,含铁炉料的还原度依次增高,还原度从使用低活性焦炭时的33.18%增大到使用高活性焦炭时的53.83%;而当原始气体成分中CO体积分数为66.67%时(低于900℃还原FeO的平衡气相体积分数),使用高反应性焦炭也可还原出金属铁.由此可见,适当增加入炉焦炭的反应性,可促进焦炭与含铁炉料间的耦合反应,提升料层CO体积分数,提高含铁炉料进入软熔带区域的金属化率.      

红土镍矿预还原焙烧的研究

以印尼某红土镍矿为原料,通过差热-热重分析法(TG-DSC)研究了矿石的热特性,发现至少需要800℃才能将结晶水脱除干净。通过改变预还原焙烧条件,研究了焙烧温度、煤粉粒度、配碳量以及焙烧时间对预还原焙烧效果的影响。发现在碳氧比为1,煤粉粒度为3~5mm的条件下,于1 000℃下焙烧20 min后,可以使物料中铁和镍的金属化率分别达到17.3%和65.7%。从800℃升到1 100℃的过程中,镍、铁金属化率的比值从3.8降到3.0。当焙烧温度一定时,镍的还原优势在较低的配碳量和较短焙烧时间下体现的非常明显。用X射线衍射(XRD)和电子扫描显微镜(SEM)对还原之后的物料进行了分析,发现铁、镍金属单质未能聚集成颗粒。     

Study on softening melting characteristics of iron bearing material in oxygen blast furnace

The softening melting characteristics of sinter, pellet and mixed ore in oxygen blast furnace and traditional blast furnace were studied by using load softening and dropping equipment. It is found that, compared with the traditional blast furnace under the softening starting temperature of sinter, pellet, and their mixture decreases, the softening ending temperature increases in oxygen blast furnace atmosphere. Under the condition of oxygen blast furnace, the dropping temperature of sinter decreases, the dropping temperature of pellets and their mixture increases, and dropping zone becomes narrow and even disappears. Through the analysis of the data of the soft melting process, it is found that the mixed ore has a certain interaction effect in the oxygen blast furnace atmosphere, which improves the gas permeability of the charge.     

Dephosphorisation of high phosphorus oolitic hematite by carbon composite pre-reduction and fast melting separation

High phosphorus oolitic hematite deposit is a kind of refractory iron ore resource of huge amount. At present, it is difficult to be utilised by traditional physical and chemical technology efficiently and economically. A novel process for utilisation of the high phosphorus oolitic hematite based on carbon composite pre-reduction and fast melting separation has been put forward in the paper. High grade pig iron nugget of low phosphorus could be obtained in the present research. The influence of experimental conditions, such as pre-reduction temperature, C/O (molar ratio) and basicity, on the dephosphorisation behaviours was studied in detail. The thermodynamic basis and reduction and melting separation process were also analysed. The phosphorus content in the iron nugget decreased with the increasing of basicity and increased with the increasing of C/O. The optimum parameters were pre-reduction temperature of 1200°C for 30?min, C/O of 0.95 and basicity of 1.7. After melting separation of molten iron and slag at 1400°C for 10?min, the iron nugget containing 0.02?wt-% [P] would be obtained. The dephosphorisation degree and iron yield in the form of iron nugget were 97.5% and 96.9% respectively. The iron nugget may be directly used as the raw materials of steelmaking from the view point of its high grade.     

氧气高炉含铁炉料软熔特性研究

摘要：以烧结矿、球团矿及其混矿为研究对象,利用荷重软化滴落设备,分别探索了氧气高炉和传统高炉条件下烧结矿、球团矿、混合矿软熔特性。研究发现,与传统高炉气氛相比,在氧气高炉气氛下烧结矿、球团矿、混矿软化开始温度降低,软化结束温度升高,烧结矿滴落温度降低,球团矿与混矿滴落温度升高,并且熔滴区间减小甚至消失。通过对软熔过程相关数据分析,发现在氧气高炉气氛下混矿有一定的交互作用,提高了炉料透气性。