高炉喷吹煤气后固体炉料的还原与变化

模拟高炉喷吹含氢煤气条件下炉料的变化过程,结果表明,炉料的低温还原粉化率随氢含量增加而增加.随着温度的升高炉料的低温还原粉化率降低.氢含量升高有利于铁氧化物的还原、CO的析碳,温度为900 ℃时氢对还原矿的碳含量无影响.氢含量升高,焦炭的反应后强度大幅度降低.     

煤和塑料混熔喷吹技术研究

概述了国外高炉喷吹废塑料技术现状和国内研究进展,提出了煤与废塑料混熔高炉喷吹新工艺.对不同比例的废塑料与煤粉混合,在200 ℃的混熔温度下制成样品进行燃烧特性试验.结果表明:混熔样品具有良好的燃烧性能,开始燃烧温度和激烈燃烧温度都比煤粉低,塑料的存在对煤有提前燃烧作用,废塑料混熔比例在25%时燃烧时间较煤粉短,燃烧速度快;废塑料与煤混熔对高炉喷吹技术,理论上是可行的.     

高 炉 喷 吹 废 塑 料 堵 枪 模 拟

 废塑料软融温度低,一般为80~250 ℃,因此高炉喷吹废塑料时可能发生堵枪。为了防止堵枪,模拟高炉风温1 250 ℃,对不同种类不同粒度的废塑料在不同直径喷枪和不同固气比等条件下,进行了热态模拟喷吹实验。对堵枪机理进行了分析,结果表明,喷吹废塑料时发生堵枪的因素很复杂,塑料种类、粒度组成、喷枪直径、温度等都与堵枪密切相关。但是,合理的粒度组成和相适应的喷枪直径、合理的喷枪结构和材质以及合理的喷吹工艺制度是防止堵枪的重要措施。     

钒钛磁铁矿冶炼高炉喷吹焦炉煤气的减排能力

高炉喷吹焦炉煤气可以充分发挥氢还原的作用,实现高炉冶炼的低碳绿色发展。为了分析高炉喷吹焦炉煤气的减排能力,以钒钛磁铁矿冶炼高炉的现场生产数据和炉内理化反应为基础建立质能平衡模型,研究焦炉煤气喷吹量对风口理论燃烧温度和炉顶煤气CO₂排放量的影响;建立一定约束条件下喷吹焦炉煤气的操作窗口,讨论其降碳减排能力。研究结果表明,在一定的富氧率、焦比、煤比和风温下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,风口理论燃烧温度和炉顶煤气CO₂排放量均降低。当风温和煤比一定时,通过提高富氧率可以实现喷吹焦炉煤气高炉的热量补偿。随着焦炉煤气喷吹量的增加,富氧率提高、焦比降低。不喷吹焦炉煤气,钒钛磁铁矿高炉在富氧率为3%、焦比为380.0 kg/t(Fe)、煤比为130 kg/t(Fe)、风温为1 200℃操作条件正常运行时,其风口理论燃烧温度为2 075℃、炉顶煤气温度最低为120℃;当焦炉煤气喷吹量为55 m³/t(Fe)时,可以维持与不喷吹焦炉煤气时相同的理论燃烧温度和炉顶煤气温度,相应的富氧率为5.63%、焦比为371 kg/t,炉顶CO_2...     

全氧高炉风口喷吹烧结烟气的冶炼特征

摘要：建立了高炉或氧气高炉喷吹烧结烟气的数学模型,实现对烧结烟气利用与处理的目的。模拟结果显示：当烧结烟气喷吹温度为1250℃,全氧高炉的炉缸与炉身处各循环200m3/t炉顶煤气时,烧结烟气喷吹量每增加100m3/t,高炉理论燃烧温度降低约134℃,直接还原度增大0.02。随着烧结烟气喷吹量的增加,煤比逐渐增大,炉顶煤气中氮气含量逐渐增大,SO2浓度逐渐降低。当烧结烟气喷吹量达到894m3/t时,炉顶煤气中的SO2质量浓度为214.28mg/m3,与普通高炉相比,降低约1.48mg/m3;氮氧化物质量浓度为45.42mg/m3,低于普通高炉约6.36mg/m3。     

高炉中喷吹废塑料的可行性研究（Ⅰ）：——废塑料与煤粉的燃烧特性对比研究

为了研究向高炉中喷吹废塑料的可行性,对几种常见废塑料与高炉喷吹用煤粉的燃烧特性进行了对比研究。结果表明：废塑料具有良好的燃烧性能;废塑料的开始燃烧温度和激烈燃烧温度都比煤粉低,燃烧时间较煤粉短,燃烧速度快,燃烧灰尽少,因此更有利于高炉喷吹。     

高炉喷吹煤和废塑料混合燃料燃烧过程的数值模拟

采用数学模型预测高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在直吹管的燃烧过程,数学模型包括气相流动、混合燃料的燃烧、辐射传热等子模型.模拟结果表明,燃料总的燃烧效率能达到90%以上,高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在高炉的燃烧行为介于高炉单独喷吹煤粉和废塑料两者之间,高炉喷吹煤与废塑料混合燃料在理论上是切实可行的.     

碱金属对高炉炉料的影响

通过研究碱金属对邯钢高炉炉料的影响,得出随着温度的升高,炉料吸附碱金属含量逐渐上升,但在1100～1300℃时炉料吸附碱金属含量随温度上升而下降。随着烧结矿、球团矿和焦炭粒度的增加,吸附的碱金属含量均减小。随着碱金属含量的增加,焦炭反应后的强度下降,反应性升高;烧结矿、球团矿的低温还原粉化率RDI-3.15和RDI-0.5升高,RDI+6.3迅速下降。     

炼铁过程使用木炭和生物质以及废塑料减少CO2的排放

根据实验室研究,提出了两种可应用于钢铁行业降低CO2排放的方法:利用可再生的生物质或木炭以及利用可回收的含氢废旧塑料。该方法可通过以下两个途径实现:①风口喷吹;②混入入炉炉料,例如:通过混入炼焦煤而进入焦炭,在生产用于高炉或直接还原的球团原料中添加含碳原料和塑料。为考察现代高炉风口喷吹木炭的益处,重点研究了木炭在风口回旋区的气化行为和在风口回旋区外的二次反应。采用实验室装置及其相应的检测设备,研究了几种木头在不同炭化条件下所得到的木炭的转化效率。研究结果表明,对于风口喷吹,所测试木炭的燃烧行为都不逊于矿物质煤;在模拟的高炉炉身条件下,木炭的熔损反应速率高于试验所用的矿物质煤。使用塔姆曼炉试验装置及检测仪研究了可用于直接还原和高炉的冷固结含碳、废塑料和木炭球团的还原和体积变化行为。使用该种球团可抑制和减小还原膨胀,甚至出现体积收缩。球团的自还原行为受还原气的量、气氛和操作条件的影响。采用电阻炉进一步研究了固结废塑料(聚乙烯和垃圾衍生燃料)的氧化铁的还原行为。     

废弃聚氯乙烯热解脱氯的研究

高炉喷吹废塑料是20世纪90年代初由德国提出的处理废塑料的最佳方法，在国外高炉喷吹废塑料的实践中，含氯废塑料的处理一直是个难题，作对含氯废塑料的热解法脱氯进行了实验室基础研究。结果表明：在隔绝空气或用氮气保护的条件下，以一恒定的温度加热，氯脱除率超过90%，处理后的含氯废塑料可以直接喷入高炉。     

烧结SDA脱硫灰还原煅烧解析SO2过程分析

摘要：烧结半干法（SDA）脱硫灰是钢铁企业烧结烟气脱硫副产物,因其成分复杂,组分含量波动大且含有未反应完全的氢氧化钙,一直没有较好的利用方式,目前的研究多以氧化改性为主。提出了一种处理半干法脱硫灰的新途径,将脱硫灰中的S以SO2形式解析出用于制酸,反应后固体产物也可二次利用。开展了脱硫灰还原煅烧模拟试验。结果表明,脱硫灰是一种高钙高硫产物,主要物相为CaSO3·0.5H2O、Ca(OH)2、CaCO3和KCl,90%颗粒的粒径小于77μm。在N2氛围下,煅烧温度从950℃升高至1100℃,亚硫酸钙和脱硫灰的失重与脱硫率也随之升高。在CO与CO2混合气体氛围下,随着煅烧温度从900升高至950℃以及CO体积分数从10%增至50%,亚硫酸钙的失重从26.2%上升至57.5%,脱硫率从41.9%下降至37.9%;脱硫灰的失重从23.0%上升至40.5%,脱硫率从33.9%下降至8.3%。随着CO体积分数增加,CaS的生成量增加,以SO2形态离开反应体系的S相应降低,从而使得脱硫率下降。     

中性气氛下高铝中钛型高炉渣黏度的试验研究

采用RTW熔体物性测定仪研究了中性气氛条件下高铝中钛型高炉渣的黏度和熔化性温度,得到了碱度和化学成分等因素对其黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明:在中性气氛条件下,当炉渣碱度从0.92提高到1.12时,炉渣的黏度降低、熔化性温度升高;随着渣中MgO含量的升高,炉渣的黏度先降低再升高;增加渣中Al2O3含量,炉渣的黏度显著提高。当Al2O3的质量分数大于14.75%后对炉渣黏度的影响不明显;当TiO2的质量分数在10.57%～14.57%范围内增加时,高铝中钛渣的黏度随之降低,即在理想条件下,TiO2含量和温度的增加对炉渣黏度影响均不大。但当高炉冶炼钒钛磁铁矿时,炉渣中的Ti(C,N)等高熔点物质随原料中TiO2含量的增加和炉温的上升而增加,将对炉渣黏度产生很大的影响,故冶炼时应控制高炉内TiO2的还原以少生成高熔点钛化合物,并且严格控制铁水温度以使高炉接受矿石钛含量。     

含锌粉尘冷固结团块高温自还原过程分析

摘要：对含锌粉尘冷固结团块进行高温焙烧,研究了配碳量和焙烧温度对团块自还原过程的影响。结果表明,团块焙烧后的抗压强度随着焙烧温度的升高呈现先降低后增加的趋势,焙烧温度为900℃时,团块的强度降到最低。不同配碳量的团块焙烧后的抗压强度随焙烧温度增加的趋势也不同,配碳量低的团块抗压强度增加的趋势较强。焙烧温度超过900℃后,团块的金属化率显著增大,团块的体积开始收缩,且焙烧温度越高,团块体积收缩的程度越大,而配碳量低的团块体积收缩程度更大。团块中会形成少量含FeO的低熔点渣相,并在高温下融化成液态,有利于团块体积的收缩,减少了孔隙,促进了团块内金属铁连晶结构的形成。     

烧结温度对Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃助焊剂辅助常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其显微组织和物理性能进行了测试,研究了烧结温度对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,复合多孔材料主要由金属Cu、石墨和氧化物陶瓷相构成;随着烧结温度升高,SnO₂逐渐减少,莫来石等矿化陶瓷相逐渐增多;当烧结温度从750℃升高到800℃时,Cu₂O增多,当烧结温度高于800℃时,Cu₂O随烧结温度的升高而减少;当烧结温度为950℃时,Cu相发生显著再结晶而晶粒粗大;材料的电阻率、渗油率和空气粘性渗透系数随烧结温度的变化呈现出相似的变化规律,都随烧结温度的增加而先减小后增大,在烧结温度850~900℃范围内达到最小值;烧结线收缩率和材料密度随烧结温度的变化呈现出相似的变化规律,都是随烧结温度的升高而增大,在烧结温度800℃附近存在一个临界值,在该临界值两侧,烧结线收缩率和材料密度随烧结温度变化的速率明显不同;在烧结温度800~850℃之间,材料里氏硬度存在一个突变点,在该突变点两侧,材料里氏硬度都随烧结温度的升高而升高。     

球团配加赤铁精矿的试验研究

利用球团模拟试验炉对配加10%～50%的赤铁精矿进行了试验,试验条件：干燥温度600℃,时间10 min;预热温度900℃,时间20 min;强氧化性气氛,焙烧30 min。结果表明,生产强度〉200 kg/个的球团矿,赤铁精矿配比30%以下时,需要的最低焙烧温度为1 180℃;35%时,最低为1 200℃;40%～50%时,则最低为1 220℃以上。赤铁精矿配比从10%增加到50%,可使球团矿的铁品位增加约0.7%、SiO2含量降低1%;还原度及低温还原120粉化率相差不大。同时,进行了配加煤粉、焦粉、有机黏结剂和PT粉的探索试验,试验表明,添加物对降低焙烧温度和提高球团矿强度有较好的作用,配加3%的PT粉,赤铁精矿配比30%球团矿的焙烧温度可降低50℃以上。     

Effect of Temperature on Carbothermic Reduction of Ilmenite

The reduction of ilmenite (FeTiO3) has been studied extensively. Temperature for the carbothermic reduction of ilmenite ranges from 900 ℃ to 1 400 ℃, and the reduction degree of Panzhihua ilmenite increases with increasing temperature. X ray diffraction analysis and SEM analysis were used to identify the phase before and after reduction, and to identify the morphology of reduced samples respectively. It is found that the reaction initiates at about 860 ℃. The reaction rate varies with temperature simultaneously. Impurities in Panzhihua ilmenite decrease the reduction degree. Magnesium and calcium oxide-rich zone is formed preventing complete reduction of Fe^2 . In general, the reaction products are iron, Ti3O5 and carbon.     

温度对氢气还原铁氧化物过程膨胀性能的影响

摘要：为探究球团矿还原过程中产生恶性膨胀的问题,研究了温度对H2还原Fe2O3样条过程中膨胀性能的影响,并采用PCY G膨胀仪进行在线检测,通过对比不同温度条件下还原产物的外观形貌与显微结构,解释还原反应产生膨胀差异的原因。实验结果表明,H2还原气氛下,随着还原温度的升高,800℃下样条膨胀最大,样条的最大膨胀量出现先增加后减小的趋势;还原反应达到最大膨胀量所用时间逐渐缩短。随着还原温度的升高,铁相连接更加紧密,样条内外产生更大应力差,致使900℃条件下的还原反应提前进入铁相收缩的状态。     

Carbothermic Reduction of Zinc and Iron Oxides in Electric Arc Furnace Dust

The reduction of zinc and iron oxides from electric arc furnace dust(EAFD)by carbon was investigated at temperatures between 800and 1 300℃.The analytic technique employed includes chemical analysis,X-ray fluorescence spectroscopy(XRF),X-ray powder diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM)equipped with X-ray energy dispersive spectrometry(EDS),and thermodynamic database FactSage 6.2.It was found that the reduction of zinc and iron oxides depends largely on Boudouad reaction.At 900 ℃,zinc exists in tested samples as ZnO,which is reduced in the temperature range of 1 000-1 100℃.At 1 100℃,99.11% of the zinc is evaporated.The metallization ratio of Fe is 79.19% at 1 300℃,as the content of Fe2+ is still 9.40%.A higher temperature is thus required for a higher reduction degree of Fe oxides by solid or gaseous carbon.     

微尺度氧化铁粉的低温还原机理

用热重分析法研究低温条件下(450、500、550和600℃),氢气还原微尺度氧化铁的还原动力学行为。结果表明:随氧化铁粉粒径减小和反应温度升高,初始反应速率加快,后期反应速率减慢。这是因为反应后期生成大量铁须,铁须之间形成搭桥,导致还原后的粉末严重烧结并致密化,阻碍气体的扩散,致使反应速率减慢。且随着粉体粒径减小,粉体表面吸附能增大,粉体致密程度提高,反应后期的粘结现象更加严重,反应速率相应减慢。采用Hancock-Sharp方法分析微尺度氧化铁粉恒温还原的动力学过程,发现前期阶段Fe2O3→Fe3O4,在500℃以下,相界面化学反应的阻力所占的比例较大,表明此阶段的反应控速环节为界面化学反应,温度超过500℃时,则由界面化学反应机理和相转变机理共同控制,点阵结构由Fe2O3的斜方六面体结构转变为Fe3O4的立方结构;后期阶段Fe3O4→Fe,由于粉体发生粘结,还原反应的控速环节转变为扩散控速。     

高磷矿氢气还原过程的原位研究

通过原位观察的方法,研究了H₂气氛、不同温度下高磷矿还原过程的矿相结构演变规律和温度对金属铁析出形态的影响.高磷矿的鲕状结构在还原过程中未被破坏掉;随着温度的提高,矿相结构的演变加快,温度较高时Fe发生明显偏聚,金属铁从赤铁矿相中加快析出.还原温度对高磷矿中金属铁的析出形态影响显著:在700℃时金属铁析出在矿石颗粒表面形成致密铁层;800℃时析出的金属铁形貌复杂化,铁层致密度下降,出现孔洞,同时有少量的短小铁晶须;900℃时铁晶须数量明显增多,同时伴随着大量多孔海绵铁的析出.因此,可以通过调节还原温度和时间,使得气基还原过程避免黏结失流,同时高效还原高磷矿.