钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的动力学

采用等温还原试验并结合热力学反应数据,对钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的还原反应进行了分析.以还原反应发生10min为边界点,将反应过程分为前期和后期两个阶段,建立了还原过程的动力学模型.结果表明,钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的还原度随反应温度的升高而增大.温度越高,球团在反应前期还原度的增加速率越大,达到的最终还原度越...     

氢气还原1～3mm铁矿粉的动力学研究

在自制的kg级高温流化床中研究了氢气还原1～3 mm矿粉的动力学试验。随着时间的增加,气体利用率下降,表明还原前期反应速度快,后期反应慢;温度越高,气体利用率越高,但随着还原时间的增加,差距在逐步缩小;对于750℃,前20 min的气体利用率为9%,金属化率达到84%,说明氢气还原矿粉反应是非常迅速的。随着气速的增加,金属化率在增加,并且几乎成线性关系,因此使用氢气作为还原剂,可以允许更高的气速,从而提高设备的生产效率。随着料高的增加,金属化率不断下降,然而气体利用率却在不断升高。使用氢气作为还原剂,可以将还原温度降低到700～750℃,避免流化床过程中的粘结难题;试验中氢气还原1～3 mm铁矿粉时的表观活化能为58.4kJ/mol。     

低品位菱锰矿吸收含氯废气的研究

以遵义钛厂产生的含氯废气为治理对象,采用中低品位菱锰矿吸收,研究液固比、粒度、酸过量系数对锰利用率的影响,实验结果表明:在液固比6∶1,粒度0.106 mm,酸过量系数1.05的条件下,锰的利用率最高,达到96.41%,氯的吸收率大于98%。该工艺为锰矿资源的开发利用和含氯废气的治理提供了一条可供借鉴的途径。     

Analysis of reduction of iron ore and oxidation of reducing gas in moving bed

To investigate the influence of technical parameters on reduction of iron ore and oxidation of reducing gas in moving bed, the coupling kinetic model of iron oxide reduction and reducing gas oxidation in moving bed was established. The model was applied in pre- reduction shaft furnace of C- 3000, and main calculating results were in a good accordance with production data. At a certain ratio of gas flow to ore mass, improving gas velocity at standard state can increase output of metal iron, yet decrease ratio of metallization and gas utilization rate. At a certain gas velocity at standard state, improving ratio of gas flow to ore mass can increase ratio of metallization, yet decrease output of metal iron and gas utilization rate. Reduction potential of gas has a substantial effect on reduction efficiency. It is suggested to improve reduction potential of gas to a 95% level for a high ratio of metallization. At a certain gas velocity at standard state, increasing gas pressure can improve ratio of metallization and gas utilization rate. Inert gas content has a disadvantageous effect on reduction reaction in moving bed. It is advantageous for improving reduction efficiency in moving bed by adjusting increasing ratio of pellet or adding part of rich- hydrogen gas in reducing gas.     

基于智能模型的高炉煤气利用率预测

煤气利用率是影响高炉能量利用的关键参数,对高炉的稳定顺行有重要影响。在进行高炉生产参数时间间隔分析后,利用多种预测模型(自适应增强学习(Adaptive Boosting,AB)、随机森林(Random Forest,RF)、神经网络(Neural Network,NN))完成对煤气利用率的预测。首先,对高炉生产的历史数据进行收集整理;其次,在考虑高炉生产异常状态(如检修休风)下对特征参数完成预处理工作;最后,利用高炉参数间的时滞关系对煤气利用率建立预测模型,通过对预测模型的调参优化及评价,确定适合煤气利用率的预测模型,实现煤气利用率的提前预测,同时利用相同模型参数对原始数据集和预处理数据集进行预测并比较结果。结果表明,数据预处理对于预测结果的影响巨大,随机森林模型对煤气利用率的预测效果更好,可以用来指导高炉的实际生产。     

氯酸钠氯化提金的研究

在以银阳极泥为原料，提取其中的金、铂、钯等金属过程中，研究了用氯酸钠取代氯气浸金时，氯酸钠用量、酸度、反应时间和稳定剂用量等因素对浸金效率的影响。结果表明，该工艺氯化剂利用率高、反应速度快，并减轻了环境污染。     

泰钢1号高炉取消中心加焦的研究与实践

对泰钢1号高炉成功实施取消中心加焦布料模式调整进行总结。重点对取消中心加焦的具体方法进行阐述，分析认为成功取消中心加焦操作，实施前确保炉缸良好的活跃状态是基础，原燃料质量的改善是保障，上、下部操作制度的优化调整是实现煤气流顺利转换的关键；通过前期制定缜密、详细的方案，实施过程中密切跟踪煤气流变化，及时修订操作参数，一次性成功实现了取消中心加焦操作，未出现滑尺、塌料、悬料、渣皮大量脱落等炉况波动。结果表明，取消中心加焦后，炉缸死焦堆变小，对改善铁水环流降低炉缸侧壁温度起到了重要作用；同时高炉煤气利用率提高，燃料比降低。     

COREX竖炉炉料黏结的机理研究和影响因素分析

竖炉内炉料黏结是COREX炼铁工艺中的一个重大难题,国内外COREX生产操作都表明预还原竖炉内部的炉料容易黏结成块或黏结在竖炉的炉墙上,累积到一定程度后,会引起竖炉悬料,影响COREX还原煤气的利用和预还原竖炉的顺行,严重时甚至堵塞竖炉,使还原煤气难以接受或无法排料而被迫清空竖炉。在竖炉清空期间,对竖炉内黏结物进行了取样和分布情况调查,借助于化学成分检测、SEM和XRD等手段,分析了竖炉内黏结物形成的机理。在上述分析的基础上,通过实验室的试验研究考察了竖炉内炉料黏结的影响因素,结果表明,温度、金属化率、挤压时间、煤气成分等是黏结的主要影响因素。     

基于参数优化SVR方法预测高炉煤气利用率

摘要：高炉煤气利用率是反映高炉能耗的重要指标,其预测控制对炼铁过程的节能降耗具有重要意义。利用某高炉在线采集的数据对煤气流温度分布和高炉煤气利用率的关系进行研究。首先,对高炉煤气利用率数据和能够实时反映煤气流分布的炉喉十字测温数据中的缺失值进行多重插补填充,并利用分位点计算煤气流分布的经验分布函数,得到测温数据的小时分布概率。再运用灰狼算法优化支持向量回归（Support Vector Regression,SVR）模型的样本量和核参数,建立高炉煤气利用率预测模型。结果表明,在优化建模样本量和模型核参数的情况下,支持向量回归模型的预测精度更高,能够为高炉的优化控制和节能降耗提供有力支持。     

Decarburization of high carbon ferromanganese melts

The effect of oxygen/argon mixing ratio in the bottom blowing gas on the decarburization behaviour of high carbon ferromanganese melt was investigated in the temperature range of 1350 – 1550°C. Thermodynamic analysis indicates that high melt temperature and low P_CO are essential for an effective decarburization. An empirical equation for the utilization ratio of oxygen for decarburization was derived as functions of the melt temperature and the oxygen/argon mixing ratio in the refining gas. The utilization ratio of oxygen for decarburization sharply increases as the melt temperature increases and the oxygen ratio in blowing gas decreases. In oxygen refining of high carbon ferromanganese melt, it is not desirable to inject oxygen through bottom tuyères in an early stage of refining. When the melt temperature is low, the oxygen predominantly oxidizes the manganese in melt in spite of high carbon contents. The injection of oxygen/argon mixture gas is found to be an effective decarburization technique when the melt temperature is higher than 1500°C.     

铜渣直接还原动力学

我国铜渣资源储量丰富，渣中含有多种有价金属，具有很高的二次利用价值.为了揭示铜渣提铁的碳热还原机理，以无烟煤为还原剂，进行铜渣含碳球团等温还原实验，并对其进行动力学分析.实验设定的还原温度为1 000 ℃、1 050 ℃、1 100 ℃、1 150 ℃和1 200 ℃，碳氧比即n_c/n_o=1.0.结果表明，对于铜渣含碳球团等温还原实验，温度对反应速率有重要影响；该反应主要限速环节为气相扩散，活化能数值为118.059 kJ/mol；对其进行阶段性动力学分析，其活化能在61.54~146.98 kJ/mol范围内，且活化能的数值随着还原度的变化而变化，具体表现为:第1阶段反应活化能数值较小，原因可能是该阶段反应刚开始，原铜渣中含有一些铁氧化物（Fe₃O₄）先参与了反应；第2阶段反应活化能较高，此时原铜渣中的铁氧化物已基本反应，铁以橄榄石的状态存在，且橄榄石呈液态，致使球团孔隙度降低，气体在球团内的扩散受阻.      

Analysis of Gas Thermodynamic Utilization and Reaction Kinetic Mechanism in Shaft Furnace

The technology of coal gasification in shaft furnace is an effective way to develop direct reduction iron in China.In order to clarify the process of the reduction of oxidized pellets in shaft furnace by carbon monoxide or hydrogen in two ways,i.e.thermodynamics and kinetics,the gas utilization and reaction mechanism were studied by theoretical computations and isothermal thermogravimetric experiment.The results showed that the gas utilization increased with the rise of temperature when xH 2 /xCO ≥1and with the increase of xCO /(xH 2 +xCO)when temperature is less than 1 073K.The water-gas shift reaction restrains efficient utilization of gas,particularly in high temperature and hydrogen-rich gas.The gas utilization dropped with increase of carburization quantity of direct reduction iron(DRI)and oxygen potential of atmosphere.With the increase of both temperature and content of H2 in inlet gas, the reaction rate increased.At 100% H2 atmosphere,the interfacial chemical reaction is the dominant reaction restricted step.For the H2-CO mixture atmosphere,the reduction process is controlled by both interfacial chemical reaction and internal diffusion.     

焦炉煤气竖炉法生产DRI的煤气用量及利用率

根据中国资源特点及国内焦炉煤气利用不合理的现状,认为部分地区发展中小型焦炉煤气-气基竖炉工艺生产高品质直接还原铁在技术上是可行的。将焦炉煤气应用于MIDREX竖炉工艺,基于理论计算,探讨焦炉煤气-MIDREX竖炉生产DRI的煤气用量以及煤气利用率,为中国气基竖炉工艺的发展提供工艺参数。结果表明,焦炉煤气经重整后所得还原气体的H_2和CO体积分数比值为2.18,每生产1tDRI需要消耗焦炉煤气599.70m3。当向竖炉通入1 800m~3/t的还原气体时,竖炉内H_2、CO的利用率分别为32.14%和36.14%,还原气综合利用率为33.61%。     

煤基直接还原炼铁技术分析

分析了主要的煤基直接还原炼铁工艺。回转窑反应温度低,导致动力学条件变差,停留时间长,散热大,吨铁煤耗达到1000 kg左右。从能量利用角度,过多的煤气还需换热加以利用。隧道窑通过罐装矿粉,可省去造球工艺,但是罐子传热只能通过对流与传导换热方式,因此,停留时间长,热量损失大,同时罐子、海绵铁的余热、废气热量尚未得到利用,导致煤耗高达1 500 kg/t海绵铁。转底炉由于温度高,反应速度快,但是热能利用率差,吨铁实际煤耗居高不下。可见,目前的煤基直接还原炼铁工艺,离低能耗、低污染的炼铁目标相差甚远,最大的问题是固态条件下的还原反应效率过低,提高铁矿的低温反应性能是煤基直接还原炼铁走向成功、高效、环保的关键所在。     

工艺参数对连续流化床内铁矿粉还原效果的影响

为了研究工艺参数对连续流化床内铁矿粉还原效果的影响规律,建立了两级连续流化床内氧化铁还原及煤气氧化耦合动力学模型.R1级流化床主要为FeO的还原,采用优质煤气作为还原剂,FeO来自R2级反应器;R2级流化床主要将Fe₂O₃还原到FeO,Fe₂O₃来自预热的R3流化床反应器,还原气来自R1还原尾气.模型主要计算结果与文献吻合.并以此为模型研究了矿粉粒度、流化床内压力等参数对流化床还原效果的影响.为了取得矿粉平均金属化率不小于85%、煤气利用率不低于38%和气矿比950~1050 m3·t-1的还原效果,流化床应满足如下工艺条件:矿粉平均粒度1.5 mm以下,流化床温度780~800℃,煤气还原势不低于93%,惰性气体体积分数小于5%,R1流化床内煤气平均压力3.5×105~4.0×105 Pa,停留时间的倒数u_g/H=1.0~1.1 s-1,R1流化床矿粉平均停留时间30 min,R2流化床矿粉平均停留时间20 min.      

铁基载氧体化学链燃烧还原过程的数学模型

为了研究铁基载氧体的反应特性,基于未反应缩核模型建立了移动床内铁基载氧体颗粒还原过程的一维数学模型.模型中考虑了铁基载氧体与H2、CO的多级还原反应,气体组分体积分数模拟值与实验值的平均误差为6.9%,总还原度的平均误差为11.2%.研究表明:铁基载氧体在移动床反应器内最终还原度约为23%,主要进行的反应是第一级和第二级还原反应,第一级和第二级还原度分别为95%和40%;提高反应器内温度、选择合适的载氧体粒径及气固比有助于增加反应的深度,提高合成气及铁基载氧体的利用率,载氧体粒径建议取1~2 mm.      

青钢6#高炉改善煤气利用降低消耗实践

青钢6#高炉为双钟炉顶,由于此局限煤气利用改善比较困难;通过对改善煤气利用、降低焦比的方法进行分析及采取精料入炉、优化送风制度、合理分布炉内煤气流、提高顶压等调剂手段,酽高炉煤气利用达到44．38％,综合燃料比降到508kg／t,综合焦比477kg／t。     

钛渣熔盐反应制备TiO2体系中水解制备偏钛酸过程研究

NaOH熔盐法用钛渣制备TiO2是一种制备二氧化钛的新方法,水解制备偏钛酸是新工艺中重要的环节之一。试验考察了钛液的浓度、F值及水解时间等影响偏钛酸粒度及转化率的因素。结果表明,钛液水解率在开始的30 min左右均较低,50 min以后迅速提高,100 min以后水解率随时间变化趋于平缓。温度越高,F值越低,钛液浓度越低,水解反应进行得越快,且最终转化率较高。水解产物偏钛酸粒度开始随水解反应时间增加而增大,3 h后偏钛酸的粒度随时间增加略有波动,偏钛酸的粒径随钛液浓度及F值增大而减小,随钛液稳定度提高而减小。试验确定的偏钛酸制备工艺条件如下:TiO2浓度200 g/L左右,F值1.8～1.9,微沸状态下水解,水解时间4 h。     

Mathematical simulation of burden distribution in COREX 3000 shaft by discrete element method

The distribution of reducing gas in a shaft furnace dominates the temperature profile,gas utilization ratio,metallization degree and is the overwhelming factor for stable,high productivities and low-energy-consumption operation.At the same time,the distribution of gas flow is mainly determined by the position of gas inlet,the packed bed porosity distribution as well as its change due to the difference on the mode of top charge and bottom discharge.When injecting position of the process is fixed,the charg...     

碳热FeO反应过程的控速环节分析

为了探讨煤基还原FeO在试验过程可能出现的控速环节,分多种条件进行了理论计算及分析。在不考虑传热条件下(加热方向物料很薄时),同一种还原剂在不同的温度段表现出不同的控速环节。气煤作为还原剂时,1 273 K以下碳的气化反应为控速环节,1 273~1 523 K为混合控速;温度超过1 523 K,则CO还原FeO转为反应的控速环节。不同煤种在同一温度下,可能表现出不同的控速环节。如1 373 K,气煤作为还原剂时,碳气化与FeO间接还原混合控速,而兰炭作为还原剂时,碳气化为控速环节。煤粉粒度与FeO粒度之比不同会使控速环节发生变化。如果物料厚度小于1 mm,则可忽略传热影响;如果物料厚度不小于4 mm,则传热将成为限制性环节;如果试验时的物料厚度介于两者之间,就有可能出现传热与反应混合控速情况。