基于节能减排思想分析炼铁工艺的发展

通过对中国炼铁产业现状进行分析,明确其在中国经济可持续发展中的重要性,指出由其所带来的严峻的能耗和环保问题. 基于钢铁企业的碳素流和能量流,分析了其节能减排的核心问题以及节能潜力点,认为炼铁系统的减排主要在于减少煤焦等含碳燃料的消耗,节能主要在于高效地利用炉顶煤气的显热和潜热,以及充分利用炉渣显热. 分析了当前较先进的炼铁系统节能减排技术,如喷吹焦炉煤气、喷吹塑料、全氧鼓风、高炉渣显热回收等,这些技术均是在高炉工艺基础上开发的,其普及程度对中国炼铁产业的节能减排至关重要. 展望了炼铁系统节能减排未来的研究方向,短期应深入研究燃料消耗机理,提高煤焦等燃料的利用效率,同时调整高炉系统能源结构,拓展更多清洁能源为炼铁系统所用,开源节流. 长期应深入思考炼铁系统碳脱氧还原的本质,着手新工艺的探索性研究,以从本质上改变炼铁工艺高能耗高排放的缺点.     

基于硫平衡计算的低硫烧结原料控制标准

首先根据首钢京唐钢铁公司烧结生产数据进行系统的硫平衡计算,分析各种烧结原料对废气中SO₂排放量的影响权重,并在此基础上作合理假设,结合国家标准对于不同烧结机SO₂排放量的统一计量方法,推导出烧结原料硫含量与SO₂排放量判定指标的关系式,建立低硫烧结原料控制标准.首钢京唐钢铁公司烧结生产若要满足500mg·m-3的SO₂质量浓度限值,需要将混合料中硫的质量分数降至0.032%以下;若要满足 200 mg·m-3 的SO₂质量浓度限值,需要将混合料硫的质量分数降至0.013%以下,而这在当前的原料条件下是难以实现的.      

冷固结球团用地聚合物黏结剂制备参数优化

 针对目前广泛使用的冷固结球团黏结剂高温下失效的缺点，提出使用地聚合物体系材料作为黏结剂，以保证球团的高温性能。首先使用化学分析、X射线衍射分析、红外光谱等方法对地聚合物黏结剂原料性能进行分析；随后制备偏高岭土-水玻璃地聚合物体系黏结剂并进行冷固结压块，分别研究黏结剂制备过程中参数养护温度、养护时间、n（H2O）/n（Na2O）、n（Na2O）/n（SiO2）和n（SiO2）/n（Al2O3）对球团冷态抗压强度的影响，得出此黏结剂制备最佳参数；最后探讨了地聚合物黏结剂球团高温强度演变规律。结果表明，将最优条件下制备的黏结剂应用于冷固结球团，强度可达402.3 N/个 ，满足生产要求；在惰性气氛下，地聚合物黏结剂压块强度随温度升高而升高，且高温下强度增加幅度变大，这表明地聚合物黏结剂在高温下不会失效，且高温有利于黏结剂抗压强度增加。     

高炉炉缸含钛保护层物相及TiC0.3N0.7形成机理

基于高炉破损调查取样分析, 借助X射线荧光分析、X射线衍射分析、电子探针分析、扫描电子显微镜结合能谱分析等手段分析了高炉炉缸、炉底不同部位形成的含钛保护层化学成分、物相组成和微观形貌, 并建立正规溶液热力学模型对Ti (C, N)形成的热力学条件进行分析, 然后针对高炉的实际工况, 明晰高炉炉缸TiC_0.3N_0.7形成的条件.结果表明, 高炉炉缸侧壁最薄处炭砖残余厚度仅为200 mm; 炉缸炉底炭砖表面普遍存在含钛保护层, 保护层平均厚度在300~600 mm左右, 高炉炉缸不同部位形成的保护层中Ti(C, N)主要以TiC_0.3N_0.7形式存在, 并与Fe相聚集在一起.Ti (C, N)固溶体实际混合摩尔生成吉布斯自由能显著低于标准混合摩尔生成吉布斯自由能和理想混合摩尔生成吉布斯自由能.在不同温度条件下, TiC和TiN在固溶体中存在的比例不同, 高温时以析出TiC为主, 低温时以析出TiN为主.Ti (C, N)固溶体的形成与高炉热力学状态条件直接相关, TiC_0.3N_0.7在该高炉炉缸中的形成温度为1423℃.      

全活性石灰强化烧结技术在超厚料层中的应用

 为了实现超厚料层烧结的高效稳定,从生石灰在烧结料层中发挥作用的理论分析出发,摒弃了部分传统烧结观念,提出了“全活性石灰强化烧结技术(FALIS)”。该技术以全生石灰熔剂结构为基础,以高效消化技术和提高料温技术为辅助,形成了一套完整的综合性烧结技术理念。FALIS在天钢联合特钢的两台230 m2烧结机上投入实践几年以来,实现了1 000 mm超厚料层烧结的长期高效和稳定,利用系数达到1.87 t/(m2·h),固体燃耗仅为41.85 kg/t,烧结矿质量指标也均达到优质水平。理论和实践都已证明了FALIS技术及其理念在超厚料层烧结领域的可行性和优越性,在环保限产形势严峻的当下,该技术值得被广泛地发展应用。     

基于支持向量回归与极限学习机的高炉铁水温度预测

选取某4000 m3级别高炉2014年至2019年时间范围内的日平均数据，以铁水温度为目标函数，首先对铁水温度的特征参量进行线性与非线性相关性分析、特征选择与规范化处理，获取了显著影响铁水温度的正负相关性特征参量。在此基础上，基于支持向量回归与极限学习机两种算法对铁水温度构建预测模型，模型均可对铁水温度实现有效预测，基于支持向量回归算法构建的预测模型较优，预测平均绝对误差为4.33 ℃，±10 ℃误差范围内的命中率为94.0%。      

国内外钙质碱性球团生产实践及发展趋势

摘要：钙质碱性球团具有机械强度较高、还原性较好等优点,对降低炼铁焦比、提高产量具有积极的促进作用。随着国内高炉逐渐大型化,高比例球团冶炼的工业应用增加,钙质碱性球团在提高球团应用比例的同时降低了烧结限产引起的碱度不足问题。国内诸多钢铁企业如首钢、太钢及宝钢湛江等基于链篦机 回转窑球团工艺、带式焙烧机球团工艺开展了钙质碱性球团生产探索。总结了国内外钢铁企业钙质碱性球团的性能指标,并结合矿物学原理明确了碱性熔剂对生球性能和焙烧固结强度的影响机制,结合实践给出了生产钙质碱性球团的改进措施。     

铁矿石等温气固还原动力学研究

将未反应核模型拓展应用于烧结矿气相还原,采用四阶龙格库塔法通过编制程序求解混合控制方程.通过数值计算与实验数据的对比,证明烧结矿的气固还原过程和球团矿一样可以用未反应核模型来描述.烧结矿形状不规则,不具有明确的半径,通过与前人研究的比较,本文摒弃了传统处理中的平均半径选取,利用数据分析得到了适用于烧结矿的等效半径,解决了烧结矿应用未反应核模型时的半径选取问题,为铁矿气固还原动力学的研究提供了新的参考.     

烧结熔剂的同化行为试验

为了更好地利用各种烧结熔剂,使用"座滴法"研究了6种烧结熔剂的同化行为。结果表明,活性度高的生石灰比活性度低的生石灰同化行为好;活性度相同的生石灰MgO质量分数低的同化行为好;石灰石与Fe_2O_3纯试剂反应的同化行为较好,这主要是由于高温下生成了高活性的CaO;白云石的同化行为较差,这主要是由于白云石中的MgO形成了MgO·Fe_2O_3高熔点物质。6种烧结熔剂的同化行为中生石灰A的同化行为好于生石灰B,生石灰B、石灰石A和石灰石B的同化行为非常接近,生石灰B的同化行为好于生石灰C,白云石的同化行为最差。