含铁粉尘碳酸化反应随机孔隙模型构建与解析

碳酸化球团是含铁粉尘再资源化利用的绿色工艺,碳酸化反应过程中球团孔结构变化是影响反应速率和球团性能的重要因素。本文通过热重实验得到不同条件下,含铁粉尘碳酸化球团转化率与时间关系,并测定产物的平均孔径、比表面积等参数,由此构建随机孔隙模型,分析结构参数和无量纲模数对转化率和反应速率的影响。结果表明:结构参数ω增加,转化率提高;当ω=3.51时,反应速率为最大值;初始比表面积S0存在最佳值;齐勒模数φ、施密特数Sh增加,转化率提高;毕涡数β增加,转化率下降。     

烧结矿微孔隙的分形特征

烧结矿的孔隙是烧结矿的重要性质之一，但由于烧结矿的多相性和不均匀性，使得孔隙结构的研究极其复杂。为了有效地研究烧结矿的孔隙特征，本文采用了压汞测试法进行孔隙测定，应用分形几何的观点完成资料处理，试图从一个全新的角度来分析材料的烧结机理。研究表明。烧结矿的徽孔隙具有多层次的自相似性，通过孔隙结构分形维数的计算可以建立烧结矿强度和徽孔隙分维的关系，烧结矿的分形特征和烧结过程中孔隙的形成机理有关。     

含铁粉尘再资源化利用与碳酸化球团工艺

钢铁生产过程的各类含铁粉尘具有较高的再资源化利用价值,其回收利用工艺影响生产效率、资源消耗、产品质量等.综合比较认为,碳酸化球团-转炉工艺将含铁粉尘与CO2回收利用有机结合,有望成为钢铁工业含铁粉尘再资源化利用的"绿色"工艺.理论分析表明:含铁粉尘碳酸化球团工艺从热力学角度不仅是可行的,而且理论上可以通过工艺参数与装备设计优化,实现回收利用过程"零"能耗,甚至"负"能耗;从动力学角度,通过提高CO2分压、合理优化反应温度等措施,可加快碳酸化反应速率,提高Ca0转化率和成品球团强度;碳酸化冷固结球团用作转炉造渣剂,可降低转炉炼钢消耗,提高钢质量,是其理想的利用途径.     

生产碳酸化球团的初步实践

碳酸化球团是一种投资少,工艺设备简单,成本低,使用效果较好的造块方法。其主要工艺流程为:配料→球磨→造球→碳酸化固结(见图1)。我厂碳酸化球矿的生产开始于1963年,以前粉矿的处理,我们曾采用过各种烧结造块和生球焙烧固结的方法。但是,由于在生产中提高成品率与降低Feo含量的矛盾始终难以解决,后来便停止了生产,转而采用碳酸化球团的方法。今后将继续改进其工艺流程,并扩大生产。     

转炉LT粉尘碳酸化固结实验研究

碳酸化球团-转炉工艺将含铁粉尘与CO2资源化利用相结合,是含铁粉尘再资源化的“绿色”工艺.本文研究了不同CaO配比、反应温度、CO2分压等工艺参数对碳酸化反应转化率及球团质量的影响规律.研究表明:随碳酸化反应温度及CO2气体浓度升高,氧化钙转化率增加,碳酸化球团的抗压强度提高.制备碳酸化球团的最佳工艺参数为:反应温度600℃,气体流速1.5cm/s,CO2浓度100％,反应时间20 min.     

包头稀土精矿碳酸化球团的研制

本文着重讨论了消石灰加入量,不同粘结剂、碳酸化时间和温度,对包头稀土精矿碳酸化冷固结球团抗压强度的影响因素;选择了制备稀土精矿碳酸化冷固结球团的最佳工艺条件;采用本方法制备的稀土精矿球团,在包钢稀土一厂150kg中频炉和河南省郸城铁合金厂750KVA矿热炉中进行了脱铁试验,证明其冶金性能良好。本文提供的工艺参数和技术经济指标,可作为稀土精矿碳酸化球团工业化的依据,已被有关工厂采用。     

碳酸化球团固结及其软熔滴落实验研究

考察了配煤量、养护时间、养护气体CO_2浓度和生石灰含量对碳酸化含碳球团抗压强度的影响并分析了添加10%的碳酸化含碳球团对高炉炉料的软熔滴落性能的影响。实验结果表明,随着煤粉加入量的减小、养护时间提高、CaO配比和养护气氛中的CO_2浓度增加,球团强度提高,炉料的软化区间(T40-T4)变宽,滴落区间(TD-TS)变窄。     

含铁尘泥金属化球团的合理渣系

基于转底炉工艺,结合FeO-SiO_2-CaO三元相图,对金属化球团的渣系进行理论分析,同时开展模拟实验,研究了含铁尘泥金属化球团合理渣系结构。结果表明,对于含铁尘泥球团,当二元碱度为0.37~0.67时,渣系熔点小于1 150℃,球团在较低的还原温度下即可形成液相;随着渣系碱度的逐渐降低,含铁尘泥金属化球团的抗压强度呈现先增大后降低的趋势,当球团碱度为0.61时,抗压强度达到最大;金属化球团的强度与反应温度呈正相关性,反应温度的提高可大幅提高球团的强度。当球团二元碱度为0.85时,反应温度由1190℃提高至1220℃,球团的抗压强度可提高近100%。但随着球团碱度逐渐降低,不同温度条件下球团抗压强度的差异逐渐减小。     

转炉粉尘碳酸化制备转炉用化渣剂研究分析

针对我国钢铁行业转炉粉尘数量大、成分波动范围大以及有效利用率不高等问题,基于转炉粉尘的资源现状及碳酸化再利用现状,对其采用碳酸化工艺来固定CO2,并通过压块碳酸化实验以验证转炉冶炼对造渣剂强度要求的满足情况.实践表明,转炉加入碳酸化球团,可取代部分石灰和废钢,同时发挥化渣、助熔和冷却作用,进而实现钢铁工业节能减排增效.     

球团配含铁尘泥的实验研究

钢铁企业在钢铁生产过程中不可避免的产生许多以铁为主要成分的含铁尘泥。本文对不同含铁尘泥进行理化性能分析,并就使用磁铁矿粉配加含铁尘泥生产球团进行了试验性研究。试验结果表明:随着含铁尘泥配比的降低,生球抗压强度、落下次数和焙烧球团抗压强度均有所改善;使用磁铁矿粉配加10%的含铁尘泥,焙烧球团抗压强度可以达到2 500 N/个以上;含铁尘泥配比在15%时,降低含碳尘泥的配比,可以有效提高焙烧球团抗压强度。     

含锌含铁尘泥球团自还原试验研究

为了综合利用鞍钢含锌含铁尘泥,又不引起高炉锌富集,探索利用尘泥中的碳作为还原剂自还原尘泥中的铁氧化物及氧化锌、氧化铅的可行性,将几种尘泥配制成具有一定还原剂含量的尘泥混合料,进行了尘泥混合料的造球试验和球团自还原焙烧试验。试验结果表明,采用自还原工艺处理鞍钢高锌尘泥适宜的工艺参数为:铁、锌和铅氧化物所需还原剂量的适宜游离碳过剩系数为1.0～1.2,还原温度为1 050～1 200℃,还原时间为20～35 min。     

炼钢含铁粉尘磁选富集的试验研究

通过采取不同的磨选时间和磁场强度,对炼钢过程中产生的含铁粉尘进行磁选试验,根据试验结果,选取了一个最佳的磨矿时间和磁场强度来作为含铁粉尘的富集方案。     

冶金含铁尘泥复合球团直接还原试验研究

以酒钢高炉瓦斯灰、转炉OG泥、转炉二次除尘灰和自产铁精矿为主要含铁原料制备复合球团开展直接还原试验。通过利用马弗炉模拟平铺料式隧道窑焙烧过程开展基础性试验研究,考察焙烧温度、焙烧时间、球团配比等条件对金属化球团金属化率、抗压强度的影响,结果表明:金属化球团金属化率和抗压强度指标均随焙烧温度的提高和焙烧时间的延长而升高,综合考虑金属化率和抗压强度指标,球团在焙烧温度1 200℃、焙烧时间100 min时是比较适宜的;不同瓦斯灰配入量条件下试验结果表明,球团金属化率随瓦斯灰配入量的增加而升高,抗压强度随瓦斯灰配入量的增加而降低。在此基础上,利用30 m平铺料式隧道窑装置开展了直接还原半工业验证试验,最终取得金属化球团铁品位73.51%、金属化率88.76%、抗压强度平均2 328 N、脱锌率95.10%的试验指标,金属化球团抗压强度等各项指标均满足酒钢高炉或转炉用料要求,说明通过平铺料式隧道窑处理冶金含铁尘泥复合球团在技术上是可行的。     

石灰碳酸化动力学研究

通过实验和采用未反应核模型的数值计算,对石灰碳酸化反应的动力学进行研究。结果表明,CO2气体的传输是反应速度的限制环节;石灰碳酸化反应的活化能为83.15 kJ/mol。     

球团中配入轧钢粉尘的试验研究

为绿色应用鞍钢轧钢粉尘（又称铁红）资源,进行了球团中配加轧钢铁红的实验室研究及配入轧钢铁红的球团矿机理研究。结果表明：当膨润土配比一定时,生球落下强度、生球抗压强度和干球抗压强度均随铁红配比增加而降低,还原膨胀率略有增加;若保证相同的生球落下强度,球团每增加1%的铁红配比,皂土配比需相应增加0.12个百分点。由于铁红的连晶能力较强,球团内部磁铁矿连晶能力增强,孔洞和裂隙减少,成品球的抗压强度提高。     

邯钢球团配加冶金粉尘的试验研究

综合利用冶金粉尘是钢铁企业值得研究的一项重要课题。为此邯钢进行了球团中配加炼钢污泥、炼钢细灰、氧化铁粉的试验研究,并优化出了配加的最佳比例及合理的配加方法,为更好的实现工业废弃物的综合回收利用,降低铁前原料成本,提高公司效益提供了技术指导。     

转炉处理含铁尘泥球团工艺试验研究及应用

简述了铁碳球在转炉中的应用试验,利用转炉热环境使铁碳球发生自还原反应回收铁,分析了加入铁碳球对转炉各项指标的影响和能够取得的有益效果,提出了铁碳球的最佳使用方法,即兑铁后一次性加入,得出了铁碳球中的铁在转炉中的收得率为92.66％,吨铁碳球回硫质量分数为0.000 38％,利用铁碳球的炉次吨钢节约成本309.45元.     

粉状赤铁矿碳酸化球团冶炼性能和还原过程物理化学变化的考察

用烧结和造球——焙烧的方法,将铁矿粉或选洗铁精矿造块用于高炉炼铁,已普遍用于工业生产。在不焙烧的条件下将铁矿粉在低温下固结的方法之一——碳酸化固结的造块方法,国内外早已有所研究。研究表明:此种球团有较好的机械强度,还原性良好,抗水性强。我国在小高炉炼铁中已有采用。但由于尚缺少用于大型高炉的报导,有关冶炼性能及在冶炼     

基于分形理论的熔剂性球团性能研究

为了探究熔剂性球团孔结构以及碱度对熔剂性球团性能的影响,采用压汞试验法,结合分形理论,通过对试验数据的分析及球团图像的处理,利用软件仿真,得到了球团孔径分布的多重分形谱拟合曲线。分析曲线可得:碱度与熔剂性球团的抗压强度大致呈二次函数关系,当碱度为1.0时,熔剂性球团的抗压强度最大,达到3 753 N;碱度与熔剂性球团的孔径大小大致呈正相关关系,且随着碱度增大孔径分布由均匀化向非均匀化逐渐转变,并在R=1.0时,均匀性最佳。