烟气循环烧结工艺中富氧和焦炉煤气喷吹的优化

利用铁矿石烟气循环烧结的静态工艺模型,研究了富氧、焦炉煤气喷吹及其组合使用对铁矿石烟气循环烧结工艺的固体燃料消耗和污染物排放的影响.结果表明:基准烟气循环烧结工艺中,焦粉单耗为44.284 kg/t,CO_2、SO_2和烟气排放量分别为339.123、1.306和2 060.478 kg/t;采用富氧率为7.0%优化工艺,焦粉单耗减少了0.64%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了8.86%、10.34%和20.37%;采用焦炉煤气喷吹量为0.5%优化工艺,焦粉单耗减少了8.69%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了3.06%、2.3%和2.74%;采用富氧率为7.0%,焦炉煤气喷吹比例为0.5%的综合工艺,焦粉单耗减少了9.59%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了11.84%、9.57%和22.65%.     

转炉钢渣在农业生产中的再利用

对转炉钢渣的理化特性进行了简要的介绍,详细论述了其在农业生产上的资源化再利用技术以及施用转炉钢渣肥料后对土壤环境的影响。转炉钢渣应用于农业生产可以使其含有的有益元素得到充分利用,不会对农产品及土壤环境造成危害,而且通过在转炉钢渣中加入添加剂合成新型农业肥料可以有效地提高转炉钢渣肥料的附加值,更好地满足农业生产的高产和优质的需求。     

氢气竖炉内气固热质传递行为的数值模拟

随着对钢铁行业绿色低碳发展要求的日益迫切,氢气竖炉已成为目前涉及氢冶金工艺的研发焦点。由于H₂还原铁氧化物为强吸热反应,氢气竖炉的供气强度主要由还原反应和加热固相炉料对应的物理能需求决定,因此造成炉内物理能与化学能的利用严重不匹配。为定量研究氢气竖炉内复杂的气固两相热质传递行为,基于双流体假设,建立氢气竖炉CFD模型,并利用其考察炉料热装技术的影响。结果表明,炉料常温入炉及所考虑工况条件下,氢气竖炉的炉顶H₂利用率仅为23.7%。由于炉料显热无法得到有效利用,热装技术难以显著改善氢气竖炉内部热状态,也就不能解决物理能与化学能利用的不匹配问题。     

TiAl合金高温流变行为及流动应力模型

为了研究TiAl合金的热变形行为,掌握其热加工特性,采用Gleeble-1500试验机对TiAl合金在温度为1 050～1 200℃、应变速率为0. 001～1 s-1条件下的高温变形行为进行了研究,获得了上述变形条件范围内的流变行为数据,建立了适于TiAl合金的本构方程。结果表明:TiAl合金的流变行为对变形速率和温度敏感,在热压缩过程中TiAl合金的流动应力呈现出加工硬化和流变软化的特征。通过电子背散射衍射(EBSD)观测发现,软化机制主要是先在晶界位置发生动态再结晶,然后再结晶向晶内扩展。通过计算,TiAl合金的变形激活能为360 k J/mol。采用最小二乘法得出了TiAl合金的流动应力模型,基于此模型绘制的流变曲线与实验值吻合较好,误差小于±5%,能够对TiAl合金高温流变行为进行较为准确的预测。     

采用海绵铁制备部分预合金铁粉试验研究

采用海绵铁为原料制备部分预合金铁粉并对其生产工艺进行了研究。试验表明,与传统的制备方法相比,这种方法对二次还原时的工艺参数要求比较严格,但缩短了生产工艺流程,降低了生产成本,因此,值得进一步研究和中试。     

转炉顶吹过程渣-金-气三相作用特性

基于VOF界面追踪技术,建立了氧气转炉顶吹过程渣-金-气多相传输行为的数学模型,研究了渣-金-气三相界面行为,给出了渣/金界面特征的演化过程和熔池内流场变化特征,对冲击坑形态进行了具体的描述,并对穿透深度和冲击坑直径进行了定量化的表征。结果表明:由于冲击坑表面波的传播,冲击坑以及渣/金/气界面具有明显的瞬态特征且熔池是振荡的;钢液熔池内涡旋中心位置随着吹炼时间以及渣的运动而变化;低枪位加强了钢液表面的波动,增加了钢液表面的粗糙度,增大了射流与熔池的接触面积,从而有利于射流向熔池的动量传递,促进熔池的搅拌。     

焦炭-CO_2气化动力学的非等温热重法研究

利用Setsys Evolution同步热分析仪,以非等温热重法对焦炭-CO2气化动力学进行了研究。结果显示:当气化温度高于1 200K时,碳转化率和气化反应速率均显著增大;当气化温度达到1 500K左右时,焦炭的气化反应速率达到最大值。由相关系数可知,改良Coats-Redfern积分法是求取焦炭-CO2气化反应动力学参数的较好方法。鞍钢焦炭的活化能大于宝钢焦炭。宝钢焦炭的气化性能优于相同粒度的鞍钢焦炭。     

焦炉煤气喷吹铁矿石烧结过程的静态模型和工艺优化

基于质量-热量平衡开发了焦炉煤气喷吹铁矿石烧结过程的静态数学模型,利用该模型不仅可以获得固体物料(混合矿、熔剂、炉尘和焦粉等)消耗量和对应的气体物料(空气、点火煤气和保温煤气等)消耗量,同时还可以获得烧结烟气和成品烧结矿的成分.模型研究了不同焦炉煤气喷吹比例、烟罩面积覆盖比例和氧气浓度等因素对铁矿石烧结工艺的固体燃料消耗和污染物排放的影响.结果表明:采用传统烧结工艺,焦粉单耗为52. 037 kg/t,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别为224. 169、0. 694和1 903. 942 kg/t;采用焦炉煤气喷吹工艺,喷吹比例为0. 5%,烟罩面积覆盖比例为100%,氧气体积分数为21. 0%,焦粉单耗减少了8. 03%,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别减少了3. 35%、1. 59%和2. 93%;采用富氧工艺,氧气体积分数为30%,焦粉单耗减少了5. 94%,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别减少了4. 05%、1. 15%和28. 06%;采用富氧和焦炉煤气组合喷吹工艺,喷吹比例为0. 5%,烟罩面积覆盖比例为100%,氧气体积分数增加到30. 0%,焦粉单耗减少了13. 78%,CO_2排放量、SO_2排放量和烟气排放量分别减少了7. 28%、2. 74%和30. 17%.     

熔融高炉渣纤维化过程中析晶行为研究

以高炉渣为研究对象,采用Factsage热力学软件模拟高炉渣冷却过程中矿物开始析出温度、矿物的析出种类及含量;采用熔体物性综合测定仪研究高炉渣降温过程中的黏度变化;采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究高炉渣不同温度下的矿物组成和显微结构。结果表明:高炉渣冷却过程中,1 350℃开始析出晶体,析出的主晶相为钙铝黄长石(Ca_2Al_2SiO_7)和镁黄长石(Ca_2MgSi_2O_7)。此外,熔融高炉渣成纤适宜的温度区间为1 350~1 371℃。     

铁粉矿在HIsarna工艺中预还原行为的研究

通过高温实验与理论分析研究了铁粉矿颗粒在高温下的热分解和熔化行为,以及熔化后气体与熔融粉矿液滴之间的还原动力学.当温度高于FeO熔点且产物层中有FeO生成时,铁粉矿颗粒会出现熔化现象.还原反应前210 ms伴随着剧烈的热分解反应,主要是Fe_2O_3分解成Fe_3O_4.熔化后的铁粉矿颗粒产物层是液态的FeO,颗粒中心是未反应的固态Fe_3O_4,还原反应发生在颗粒表面.Fe~(3+)在产物层中的扩散是还原反应的限制性环节,通过计算得到气体与熔融铁粉矿颗粒还原反应的表观活化能约为141 kJ/mol.