碳铁复合低碳炼铁炉料制备与应用研究

在未来相当长一段时期内,高炉-转炉流程仍是钢铁生产的主导流程。高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键环节。碳铁复合炉料新技术是当前最可能实现的低碳高炉炼铁技术。阐明了高炉使用碳铁复合炉料低碳冶炼的原理,系统研究了碳铁复合炉料的制备、冶金性能优化、对含铁炉料还原过程的影响以及对高炉综合炉料熔滴性能的影响及其机理,形成了完整的竖炉法碳铁复合炉料制备和应用技术。结果表明,碳铁复合炉料制备工艺优化条件为15%铁矿B、55%烟煤A、10%烟煤B、20%无烟煤C,压块温度为300℃,1 000℃炭化4 h,此条件下碳铁复合炉料抗压强度达4 970 N,反应性为61.08%,反应后强度达51.23%;混装10%碳铁复合炉料,1 100℃还原时球团还原率提高7.69%;随着碳铁复合炉料添加量的增加,综合炉料软化区间从206.3℃增加到218.9℃,熔化区间从171.1℃降低到124.8℃,滴落率先升高后降低,透气性改善,综合炉料中碳铁复合炉料添加量不宜超过焦炭的30%。     

高炉上部炉型对炉料运动影响的数值模拟

高炉炉型对炉料在炉内运动规律有着决定性影响。以某企业高炉参数为原型,采用离散元方法对不同炉型条件下炉料运动进行了数值模拟,分析了炉料运动规律及其对矿焦比和孔隙率分布的影响。研究结果表明,在布料条件相同时,炉身角变小后,炉容扩大,炉料运动速度减缓;炉料下降过程中,矿石会向下降最快位置聚集,炉身角减小后,矿石边缘分布趋势更加明显;炉料下降过程中矿石与焦炭混合,孔隙率不断减小。炉身角减小后,炉料下降过程中孔隙率减小幅度变缓。     

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%。     

高炉加钛护炉用含钛炉料优选

从成分、还原性和综合炉软熔滴落性能等方面对不同含钛资源进行对比分析研究.结果表明,常规护炉料的TiO_2含量较高,但均存在铁品位低现象,会对综合炉料的品位有较大影响;不同含钛炉料间还原程度存在明显差异,还原度最高的为钛球-B(80.58%),有利于冶炼过程的顺利进行;钛球-B的透气性指数S值最低;目前常用钛资源有钛矿-A、钛矿-B、钛矿-C、钛球-A、钛球-B五种,从成分、还原性、软融滴落性能的对比结果来看,高炉使用钛球-B对保证高炉稳定顺行最为有利.     

铁矿粉对铁焦性能的影响及机理

为促进铁焦的工业化应用,利用40 kg试验焦炉制备铁焦,研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响,利用热重分析了铁焦的碳溶损反应,并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析。结果表明,添加铁矿粉,铁焦的灰分明显增加,硫分变化不大,机械强度降低,热反应性提高,反应后强度降低,添加配比不宜超过10%;铁矿粉具有催化焦炭与CO_2反应、降低起始反应温度的作用,铁质量分数越高,催化性越强;炭化还原后得到的金属铁及铁氧化物以不规则的尺寸和形态分布在铁焦气孔壁和碳基质中,充当催化中心和裂纹中心作用,导致CRI上升,CSR降低。     

含钒钛铁精矿氧化球团气基竖炉直接还原模拟试验

我国钒钛磁铁矿资源丰富,但综合利用难度大,现有工艺仍存在一些问题,工艺流程还有待完善和革新。气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺为钒钛磁铁矿资源清洁高效综合利用提供了新途径。以含钒钛的铁精矿为原料制备氧化球团,模拟气基竖炉直接还原条件,研究了还原气组分和温度对球团的还原进程、还原膨胀以及还原强度的影响。结果表明:以钒钛铁精矿为原料,配加1%膨润土,在1 250℃下焙烧20 min后,所制备氧化球团性能良好,具有较高的抗压强度。在恒定还原气组分(纯H2、H2/CO=2.5、H2/CO=1、H2/CO=0.4和纯CO)和温度(850、900、950和1 000℃)下,钒钛铁精矿球团还原速率快、还原膨胀率小(<20%),可满足气基竖炉直接还原工艺要求。煤制气-气基竖炉直接还原凭借其能耗小、环境友好、单机产能大、产品质量好等优点,将在钒钛磁铁矿资源高效清洁综合利用领域得到发展。     

煤制气-竖炉生产直接还原铁浅析

以国内磁选铁精矿为原料制备的氧化球团综合性能良好,可作为竖炉直接还原用氧化球团。国内适合于煤气化的褐煤和低变质烟煤资源储量较大,占煤炭资源总量的50%以上,可以满足煤化工发展的需求。综合煤种需求、生产能力、煤气品质以及能耗指标,选取适宜的煤气化工艺,形成以煤制合成气为还原剂,以竖炉为反应器的煤制气-竖炉直接还原炼铁新工艺,是煤资源丰富而天然气匮乏的中国发展直接还原铁生产、实现低碳高效炼铁的有效途径。     

进口高铬型钒钛磁铁矿的烧结基础特性

 采用微型烧结装置对进口高铬型钒钛磁铁矿以及现场实际使用的若干种烧结用铁矿粉的烧结基础特性进行了系统研究,为高铬型钒钛磁铁矿烧结配矿提供理论依据和技术参数。试验结果表明,不同铁矿粉的烧结基础特性差异较大。在所研究的铁矿粉中,进口高铬型钒钛磁铁矿粉的同化温度高(1335℃)、液相流动性差(流动性指数1.95)、粘结相自身强度弱(抗压强度1445N)、连晶固结强度差(抗压强度365N);而国产混合粉的同化温度适中(1291℃)、液相流动性好(流动性指数4.20)、粘结相自身强度相对高(抗压强度2010N)、连晶固结强度稍好(抗压强度622N)。从烧结基础特性角度出发,基于本企业当前的原料条件,进行高铬型钒钛磁铁矿烧结生产时,应尽可能与国产混合粉搭配使用。     

硼铁精矿钠盐焙烧及冷却方式对硼活性的影响

以硼铁精矿团块为原料进行煤基直接还原试验,考察了钠盐添加剂及不同冷却方式对还原焙烧矿中硼活性的影响。结果表明,Na₂CO₃的添加使硼主要以玻璃体形式存在于还原焙烧矿中,硼活性显著降低,且不利于铁矿物的还原;另外,Na₂CO₃与硼镁石的热解产物遂安石反应形成低熔点硼酸钠盐,造成硼的挥发损失。硼铁精矿无钠盐还原焙烧时,无液相形成。以水淬方式冷却硼活性最高,为80.76%。     

铁矿热压含碳球团生产工艺开发

重点考察了煤种及热压工艺参数对热压含碳球团冷态强度的影响,并探讨了热压含碳球团获得高强度的机理。试验研究表明,煤种特性、配煤量、热压温度、煤的粒度及热压压力等热压参数对热压含碳球团强度具有显著影响,合理的热压工艺要充分利用煤的热塑性,保证煤、矿颗粒充分接触,增大粘结面积以提高热压含碳球团强度。通过研究,得出了适宜的热压含碳球团生产工艺参数。