高炉内氯元素反应行为的热力学分析

利用热力学软件(HSC Chemistry 6.0)研究氯元素在高炉内可能存在的化学反应,分析氯元素在高炉内不同温度区间发生的主要化学反应,得到无碱金属、少量碱金属和大量碱金属存在三种冶炼条件下高炉内氯元素的反应行为。结果表明,在无碱金属存在时,由原燃料带入高炉内的氯多生成HCl气体;在含少量碱金属时,氯以HCl气体和碱金属氯化物的形式存在;在高炉内碱金属含量较高时,氯主要以碱金属氯化物形式存在。上述含氯产物随高炉煤气上升,部分吸附在含铁炉料和焦炭上并随之下降,部分随高炉煤气排出,少量氯元素被炉渣吸收,从而影响高炉冶炼过程。。     

氯元素在高炉中的热力学行为

为了探究高炉中氯元素的行为规律,以国丰1号1780m3高炉为研究对象,采用FactSage 6.4软件通过热力学计算系统分析高炉实际冶炼条件下的氯元素行为。结果表明,高炉入炉料中的氯化物与高炉中的P2O5、SiO2、H2O、CO2、H2等均会发生反应,且炉料在下降过程中在高炉不同区域会与不同的物质发生反应。入炉料中的氯元素主要以气体HCl的形式释放,被释放的HCl会随着煤气流的上升黏附在炉料和炉壁上,从而与炉料炉壁中的物质发生一系列复杂的物理化学反应,从而生成NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2等氯化物,随着炉料继续下降氯化物又会以HCl的形式逸出,因而形成氯化物在高炉内的循环富集。未参加反应的HCl随着炉顶煤气逸出,对后续的除尘设备、发电装置、煤气管道等均会产生一定的影响。通过氯元素在高炉内的热力学行为分析,可以更好地掌握氯元素在高炉中的演变规律,为降低氯元素对高炉干法除尘工艺的危害提供充分的依据。     

新钢铁前系统技术进步

1 前言 1998年新钢铁前系统技术进步较快,截止9月底,烧结矿产量达84.95万t(烧结机面积81m~3),生铁产量达70.77万t,与1997年同期相比分别提高32.58％和30.52%,各项技术经济指标有不同程度的改善。4号高     

球团链箅机回转窑工艺中氯和硫元素迁移规律

摘要：对链箅机回转窑工艺中各段球团样品进行实验分析,研究了氯元素和硫元素在链箅机回转窑工艺中的迁移规律,明晰了烟气中HCl的生成机制。结果表明,球团原料中的氯元素主要是以NaCl的形式存在,氯元素有一部分在链箅机抽风干燥段会转变成HCl气体并进入烟气,一部分在链箅机预热Ⅱ段之后以NaCl的形式汽化进入烟气,剩余的氯元素仍以NaCl的形式存在于成品球团矿中。烟气中的HCl气体是在抽风干燥段,由富含SO2的烟气与含水球团料层中的NaCl发生反应生成的,烟气中SO2转变成Na2SO4重新固定于料层中。在预热Ⅰ段和预热Ⅱ段,烟气中的SO2与原料中碳酸钙分解生成的游离CaO反应生成CaSO4,也会重新固定烟气中的SO2。     

氯元素对高炉煤气管道的腐蚀与预防

氯化氢气体对高炉煤气管道的腐蚀成为影响大中型高炉正常生产的关键因素。通过建立氯平衡,定量分析了高炉中氯元素的收入和支出方式,发现受干熄焦氯元素含量不稳定的影响,高炉氯元素主要来源存在很大差异。企业应提高对氯元素腐蚀危害的重视程度,尽早建立相关标准,将入炉料氯负荷控制在0.4kg/t之内。对不同预防措施的对比分析表明,喷碱中和装置是目前最为切实可行的预防氯元素对高炉煤气管道腐蚀的措施。本文探讨了利用数学模型实现氯元素精准控制,以及开发智能控制系统实现煤气冷凝水实时排放等新技术的可行性和应用前景,以期为大中型高炉实现氯元素科学管控,降低氯元素对煤气管道的腐蚀提供参考。     

唐钢烧结工艺过程中氯元素平衡的研究

烧结矿中的氯元素含量对高炉氯元素负荷具有非常重要的影响,研究烧结过程中氯元素的来源和分配去向可以为降低烧结矿中的氯元素含量提供理论依据.通过数据采集和现场取样分析,对唐钢烧结工艺过程中氯元素平衡进行研究后发现:烧结工艺使用的所有原燃料都含有氯元素,含铁物料是烧结过程氯元素负荷最主要的来源,其次是返矿和炉尘;烧结工艺过程中的氯元素大部分被烧结矿带走,机头除尘灰和机尾除尘灰带走氯元素的比例也比较高.适当提高本地铁矿石的比例,限制返矿和炉尘在烧结混匀料中的配比,可以有效降低烧结工艺过程的氯元素负荷.     

氯元素在高炉软熔滴落带分配规律

为了解氯元素在软熔滴落带的分配规律,对高炉内氯元素的反应行为进行热力学分析,同时研究了氯元素入炉量和炉料碱度对氯元素在高炉软熔滴落带渣、铁及焦炭中分配规律的影响。结果表明:随着入炉氯元素含量的增加,软熔滴落带铁和渣中的氯元素含量均不断增加,且渣中氯元素含量的增加幅度大于铁中氯元素含量的增加幅度。随着入炉氯元素含量的增加,软熔带总特征值(S值)逐渐减小,透气性逐渐增强,焦炭中的氯元素含量逐渐降低。随着入炉炉料碱度的增加,软熔滴落带铁中的氯元素含量无明显变化,渣中的氯元素含量增加,焦炭中的氯元素含量的大小主要受软熔带透气性的影响。     

唐钢高炉氯元素的平衡

 氯是高炉煤气管道系统腐蚀的根源,掌握氯元素在高炉内的分配去向可以为消除或抑制高炉煤气管道系统的腐蚀提供理论依据。通过数据采集和现场取样分析的方法对唐钢高炉氯元素平衡进行研究后发现：焦炭中的氯元素含量比含铁炉料高,但含铁炉料却是唐钢高炉氯元素负荷的最大来源,高炉冶炼过程中的氯元素绝大部分进入到高炉荒煤气,氯元素进入干法除尘高炉和湿法除尘高炉的分配去向存在比较大的差别,对于干法除尘高炉来说,炉顶煤气带走的氯元素是高炉氯元素负荷的最大支出;对于湿法除尘高炉来说,洗涤水带走的氯元素是高炉氯元素负荷的最大支出。     

Fe-TiB_2/Al_2O_3复合阴极的电解性能及元素迁移行为

以氧化铝溶胶为黏结剂、金属Fe为烧结助剂,采用冷压-烧结制备出铝电解用Fe-Ti B_2/Al_2O_3复合阴极材料,利用20A电解试验研究其电解性能;利用能谱仪(EDS)对电解试验前后的复合阴极材料进行了成分物相分析,研究电解过程中各种元素迁移行为.研究结果表明:金属Fe作为烧结助剂在烧结过程中能有效的填充骨料之间的空隙,使该复合阴极材料的烧结致密度显著提高; 20 A电解试验过程电压稳定,电流效率93. 2%,原铝中铝元素质量分数为99. 47%,杂质元素质量分数为0. 53%.在电解试验后,铝液能有效润湿阴极表面,表明Fe-Ti B_2/Al_2O_3复合阴极材料具有较理想的可润湿性;从复合阴极电解后的能谱分析可知,在电解过程中,碱金属主要是通过液态电解质渗透进入阴极材料中,随后又逐渐渗透进入黏结剂相中,并在骨料之间氧化铝溶胶和金属烧结助剂均未能充分填充的空隙进行富集. K元素较Na元素对黏结相的渗透力更强;与此同时,阴极表面生成的Al通过复合材料的空隙进入阴极内部,而Fe金属会利用材料内部的空隙反向扩散至铝液层中.在试验中,阴极表面的铝液层的稳定存在是该阴极高效稳定运行的基础.     

包钢炼铁系统的技术进步

从原燃料生产、高炉生产等方面对包钢炼铁系统的技术进步进行总结分析，认为建立起正确的生产技术方针，确立科技是第一生产力的思想，开展以炼铁为中心的系统攻关工程，采用严格的科学管理方法等是发展炼铁生产的关键。     

涟钢铁前系统近年来的技术进步

2017年之前,涟钢焦炭生产和质量稳定性欠佳,烧结矿产量、质量与高炉不相匹配,高炉炉况波动频繁,时有严重失常的情况发生。近年来,涟钢铁前系统的炼焦、烧结和高炉炼铁三个工序在技术和管理方面开展了一系列工作,焦炭和烧结矿质量水平显著提升,高炉技术经济指标改善明显,利用系数逐年提高,铁水成本行业排名稳步提升。2020年3月,6号高炉燃料比为515 kg/t,7号高炉燃料比496kg/t,8号高炉燃料比514kg/t,铁水成本跻身行业中上游水平。     

高炉系统氯元素研究进展及未来展望

 为明晰高炉中的氯元素对干法除尘高炉冶炼过程的影响,综述了高炉入炉料中氯元素的赋存状态、行为以及所带来的危害。进一步采用离子色谱法研究了国丰1号1 780 m3干法除尘高炉氯元素的来源, 焦炭和喷吹煤粉带入高炉中氯所占入炉料带入高炉中氯总量的比例分别为45.4 %和29.48 %, 而宝钢、唐钢和迁钢的3座干法除尘高炉中氯的来源主要是烧结矿,其比例分别为47.12 %、43.59%和44.89%,这主要与高炉入炉料种类、用量以及氯元素质量分数的不同有关,所以在对待高炉氯元素来源问题上应该具体高炉具体分析。通过热力学分析得出高炉入炉料中的氯化物在高炉内主要生成HCl,基于对高炉系统氯元素的研究,提出了高炉的降氯措施,并展望了高炉系统氯元素的未来研究方向。     

氯元素在烧结系统影响及应对措施

随着环保形势日益严峻,钢铁厂面临着烟气超低排放、固体废物、废水零排放和生产多重压力。河北燕山钢铁集团有限公司拥有3 台300m² 烧结机。其脱硫脱硝工艺采用湿法脱硫+ 氧化脱硝+ 湿电,达到超低排放标准。其中湿法脱硫系统脱硫效率高、工艺简单可靠,副产品脱硫石膏(二水硫酸钙CaSO₄·2H₂O)可以当做水泥生产系统缓凝剂,固体废物可以得到充分有效利用。但是该系统脱硫废水中会富集大量氯离子、受环保政策等影响,必须内部消化返回烧结系统。同时烧结厂需要配加高炉布袋灰、重力灰,烧结机机头灰等含铁尘灰,含有大量钾、钠、氯等有害元素,容易造成烧结系统氯元素富集,出现台车篦条糊堵、设备结构腐蚀等问题,严重影响烧结矿产量和质量。通过分析氯元素来源及在烧结系统循环富集机理,合理控制烧结系统氯元素负荷,达到了废水、尘灰循环利用、烟气达标排放和烧结产量、质量相互兼顾平衡,解决企业当前面临的巨大环保压力和生产压力。     

天铁除尘灰有害元素分析和控制

针对天铁铁前除尘灰对生产造成的危害,通过对除尘灰成分进行分析得知,除尘灰中所含有害元素是造成危害的原因.针对不同除尘灰采取脱除、外排等措施后,消除了有害元素对炼铁工序的危害,保障了生产的正常进行.     

烧结过程中有害元素迁移脱除规律研究

重点研究铁矿粉和固废中有害元素的含量和赋存形态,研究结果表明：固废中的钾、钠、锌等有害元素含量明显高于铁矿粉;固废中的K、Na主要以氯化物形态存在,部分K、Zn元素以氧化物形式存在,而铁矿粉中的K、Na元素则主要以稳定的硅酸盐矿物存在。分析物料种类对烧结有害元素脱除率的影响,结果表明：固废中的有害元素脱除率明显高于铁矿粉;使用固废时,碱金属含量在干燥层达到最大值,固废中的碱金属在烧结过程被脱除,并以氯化物形态富集于干燥层。     

朝阳钢铁高炉有害元素分析及控制

针对鞍钢集团朝阳钢铁有限公司2600 m3高炉有害元素对高炉的危害情况,从2013年开始定期对有害元素的入炉情况进行分析,根据分析结果制定了烧结矿有害元素的控制标准,并采取相应措施有计划地控制高炉碱金属负荷、Zn负荷,对高炉的长周期稳定顺行起到了决定性作用。     

安钢铁前系统含铁除尘灰冶炼价值的分析

介绍了安钢高炉瓦斯灰和烧结机头除尘灰应用情况,对K、Na、Zn在高炉内的循环过程及对高炉产生的影响以及由此引起一些炉况不顺的征兆进行了分析,提出了对应措施和处理方法。     

Fe-TiB2/Al2O3复合阴极的电解性能及元素迁移行为

以氧化铝溶胶为黏结剂、金属Fe为烧结助剂, 采用冷压-烧结制备出铝电解用Fe-TiB₂/Al₂O₃复合阴极材料, 利用20A电解试验研究其电解性能; 利用能谱仪(EDS) 对电解试验前后的复合阴极材料进行了成分物相分析, 研究电解过程中各种元素迁移行为.研究结果表明: 金属Fe作为烧结助剂在烧结过程中能有效的填充骨料之间的空隙, 使该复合阴极材料的烧结致密度显著提高; 20 A电解试验过程电压稳定, 电流效率93. 2%, 原铝中铝元素质量分数为99. 47%, 杂质元素质量分数为0. 53%.在电解试验后, 铝液能有效润湿阴极表面, 表明Fe-TiB₂/Al₂O₃复合阴极材料具有较理想的可润湿性; 从复合阴极电解后的能谱分析可知, 在电解过程中, 碱金属主要是通过液态电解质渗透进入阴极材料中, 随后又逐渐渗透进入黏结剂相中, 并在骨料之间氧化铝溶胶和金属烧结助剂均未能充分填充的空隙进行富集. K元素较Na元素对黏结相的渗透力更强; 与此同时, 阴极表面生成的Al通过复合材料的空隙进入阴极内部, 而Fe金属会利用材料内部的空隙反向扩散至铝液层中.在试验中, 阴极表面的铝液层的稳定存在是该阴极高效稳定运行的基础.      

高氯固废返烧结对烧结全过程的影响

随着新环保要求的实施,氯元素在钢铁烧结系统中逐步发生富集。为明确氯元素对烧结系统的危害,本文通过烧结杯试验模拟结合实际工程采样分析,研究分析高氯固废(主要是烧结电场除尘灰)返烧结对烧结污染物、烧结系统和烟气净化系统的影响。结果表明：高氯固废返烧结时,其对烧结矿产、质量指标及冶金性能影响不大,但会导致烧结烟气中氯碱粉尘、二英、氯化氢排放增多,加快烧结炉箅条及电除尘板结、腐蚀,降低电除尘器效率。氯碱粉尘、二英、氯化氢增加后会增加烟气净化系统的负担,引起氯的富集。