氧气高炉含铁炉料软熔特性研究

摘要：以烧结矿、球团矿及其混矿为研究对象,利用荷重软化滴落设备,分别探索了氧气高炉和传统高炉条件下烧结矿、球团矿、混合矿软熔特性。研究发现,与传统高炉气氛相比,在氧气高炉气氛下烧结矿、球团矿、混矿软化开始温度降低,软化结束温度升高,烧结矿滴落温度降低,球团矿与混矿滴落温度升高,并且熔滴区间减小甚至消失。通过对软熔过程相关数据分析,发现在氧气高炉气氛下混矿有一定的交互作用,提高了炉料透气性。     

武钢6号高炉炉身黏结的处理实践

对武钢6号高炉炉身黏结的处理实践进行了总结。简要分析了6号高炉炉身黏结的原因,重点阐述了高炉操作者应对黏结的处理方法,指出了高炉炉型维护的重要性。认为,球团矿、块矿软化区间与烧结矿软化区间不一致,以及高炉冷却强度偏大,是炉身黏结的主要原因;通过采用调整装料制度,强行放开边沿气流,以冲刷黏结物的方法,是处理炉身黏结的有效措施。     

氧气高炉块矿与烧结矿软熔过程交互作用

 以不同预还原度的块矿及块矿与烧结矿的混合矿为研究对象,利用单颗粒荷重软化试验装置,考察了氧气高炉及传统高炉还原气氛对块矿及混合炉料软熔性能的影响。研究发现,高还原势的氧气高炉条件下,含铁炉料还原度的提高导致其颗粒内部铁相数量增加,低熔点渣相数量减少,块矿的软熔性能与传统高炉条件相比有所改善。同时,通过对软熔过程相关数据及炉料颗粒微观结构的分析,发现氧气高炉条件下,块矿-烧结矿混合炉料在界面上发生了交互作用;由于铁相数量的增加及渣相的减少,不同渣相的接触时间被推迟,接触的渣量也减少,导致相对于传统高炉条件,氧气高炉条件下发生交互作用的温度升高,其作用强度减弱。     

高炉冶炼氧化球团的半工业试验

为了研究球团矿的冶炼性能,在100米~3高炉上进行了配比达90%冶炼试验和炉身取样.一方面考查球团矿在高炉实际冶炼中高温还原性,还原强度,粉化,软化,融熔,粘结等性能变化,另一方面分析了球团矿对高炉冶炼的影响.试验表明,球团矿比烧结矿冶炼性能更好,以球团矿代替烧结矿,冶炼指标显著改善.但随着球团矿配比增加,冶炼指标改善幅度变小.在保证还原性的情况下,改善球团矿的高温强度,提高软化温度是高炉大量使用球团矿的关键.     

承钢钒钛磁铁矿高炉冶炼的低温还原粉化

烧结矿和球团矿在高炉上部的低温还原粉化是导致承钢生铁成本高,焦比高、矿耗高的主要因素,向烧结矿和球团矿中添加普通铁精矿粉,白云石粉或某些酸性熔剂均有利于矿相结构的改善,抑制炉料在高炉上部的低温还原粉化。     

安钢高炉低烧结矿比例炉料结构合理配置的试验研究

对不同碱度烧结矿、不同碱度球团矿、块矿,以及混合炉料结构进行了高温冶金性能试验,结果表明,安钢高炉采用烧结矿+块矿+酸性球团矿+碱性球团矿的四元结构模式,炉料结构的高温冶金性能得到了显著改善。碱性球团矿还原性能和高温冶金性能明显好于酸性球团矿,与烧结矿搭配;可以改善高炉顺行条件,降低燃料消耗。从稳定和改善炉料的高温冶金性能出发,配加20%及以上比例的碱性绘团矿是低烧结矿比例炉料结构的合理配置。     

烧结使用块矿铺底料的生产实践

龙钢烧结使用块矿替换烧结矿作铺底料的试验表明:块矿替代烧结矿作铺底料有利于提高烧结生产率,降低烧结能耗,改善烧结矿强度和低温还原粉化指标,进而优化炼铁高炉炉料结构。含块矿烧结矿配比入炉率达到75%以上,大量使用块矿,使高价位外购球团矿使用量减少。同时高炉铁水含硅量、燃料比大幅度降低,1号、2号高炉吨铁燃料比较前下降了63.73kg,3号、4号高炉吨铁燃料比较前下降了75.98kg,生铁成本降幅在100元左右,高炉各项经济技术指标也大幅提升。     

冶炼钒钛矿高炉富氢非等温还原行为及合适富氢率的探讨

高炉富氢是降低高炉能耗与碳排放重要途径,为确定高炉合适富氢率,研究了不同富氢率条件下钒钛矿的软熔滴落过程,并采用历程中断法分析了钒钛烧结矿、球团矿的非等温还原行为。研究结果表明,高炉富氢改善了钒钛矿还原条件,随煤气富氢率的增加,钒钛烧结矿、球团矿的还原度升高,尤其是高温条件下,煤气富氢率对还原的影响更为明显,初渣中FeO含量减少,初渣渣量降低,冶炼钒钛矿高炉富氢后软熔带位置下移,厚度减薄,尤其是透气性最差的熔融区间变窄,透气性增加;由于物理形貌和结构特征的不同,钒钛烧结矿与球团矿的还原速率随富氢率的增加表现出不同的变化趋势,富氢后钒钛烧结矿的还原速率在900～1 000℃达到最大值,而钒钛球团矿的还原速率随温度的增加呈增加趋势。高炉富氢恶化了钒钛矿非等温还原过程的粉化指标,适当减小炉身角可缓解富氢高炉块状带钒钛矿还原粉化现象。当煤气中富氢率以5%幅度增加时对钒钛矿非等温还原和软熔滴落性能的影响是不同的,富氢率由0增加到5%时的影响最大,其次是由5%增加到10%,富氢率超过10%时对钒钛烧矿的还原及软熔滴落行为影响较小,综合考虑还原气体富氢率对钒钛矿非温度还原、软熔滴落性能和软熔带分布的...     

重钢熔剂性球团矿的实验研究

由于球团矿具有粒度均匀、还原性好、强度高、便于运输和贮存等优点，进入20世纪以来，我国球团矿生产有了很大的发展。重庆钢铁股份有限公司也于2001年建成了2座8m^2竖炉，生产酸性球团矿，球团矿在高炉炉料中的比例达15—20％。烧结矿碱度1．8-2左右，还需配8％-10％的块矿来平衡碱度，但因富块矿采购困难，烧结矿必需维持在较高的碱度。但烧结矿的碱度过高，则铁品位下降，生产成本上升，产量下降。而且过高的碱度使烧结矿中高熔点物质增多，导致烧结矿的软熔性能变坏。因此，随着生产技术的发展，酸性球团矿已不能完全适应更为合理的炉料结构的要求，国内外许多厂家都纷纷研发和生产碱性球团矿。     

萍钢高炉原料冶金性能及合理炉料结构的研究

一、前言 七十年代以来,各国炼铁工作者开始重视高碱度烧结矿的应用和高炉合理炉料结构的选择。日本高炉炉料中高碱度烧结矿的比例自后逐年有所增加,块矿和酸性球团矿的配比约各占10～20％;苏联一向以烧结矿为主,使用球团矿的比例极低、七十年代以来,不少高炉也开始采用球团矿作为炉料的一部分,目前炉料中球团矿一般已占20～30％;西德高炉的炉料以烧结矿为主,使用酸性球团矿的比例也在20～30％;美国高炉     

21世纪初巨型高炉的技术特征

对近10年国内外建成投产的巨型高炉技术装备进行了阐述,研究分析了当代巨型高炉的技术特征。认为当代巨型高炉在工艺技术装备方面取得了长足进步,在高炉大型化、精料、无料钟炉顶设备与炉料分布控制、高炉长寿、高风温、富氧喷煤、煤气干法除尘等方面成就突出。     

Technical analysis on ironmaking process of rotary kiln pre- reduction and smelting by coal and oxygen

The traditional blast furnace ironmaking process has many problems such as long process flow, high dependence on coke and large environmental pollution. In order to solve these problems, the new ironmaking process of rotary kiln pre- reduction and smelting by coal and oxygen was developed. This new process has advantages of wide raw material adaptability, no coke consumption, less pollutant emissions and suitable for special iron ore resources. The mathematical model of the new process was established. Numerical simulation results show that the metallization rate of pre- reduction iron, smelting furnace gas oxidation degree and blast air oxygen content have great influence on coal and oxygen consumption. The coal and oxygen consumption reduces with the increase of pre- reduction iron metallization rate, the rise of oxygen degree of coal gas or the decrease of oxygen content of blast air. This process has a significant advantage in smelting special iron ore resources, which can make up the shortage of blast furnace ironmaking. It is also of great significance to reduce fuel consumption and CO2 emissions.     

多约束条件下回转窑-氧煤燃烧熔分炉热工分析

 传统高炉炼铁工艺具有冶炼流程长、污染物排放大的问题,因此非高炉炼铁技术引起了国内外学者的广泛关注。通过建立热量与物料平衡耦合的数学模型,对回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炉物料平衡和热平衡进行计算,揭示不同金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量条件下的热工参数变化规律,最后使用Lingo软件对工艺进行热工分析,确定回转窑内预还原金属化率等与熔分炉适宜煤粉消耗量的关系。结果表明,升高金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量均可以降低工艺煤耗和氧耗,但煤气量及煤气热值并不会随着操作参数的升高而达到最优,在对工况参数进行最优求解后得知,在炉料金属化率为70%、熔分炉煤气氧化度为16%且鼓风氧为100%时,回转窑-氧煤燃烧熔分炉工况条件最好。     

Blast Furnace Operating Conditions Manipulation for Reducing Coke Consumption and CO2 Emission

A comparative reduction behavior of wüstite samples prepared from iron ore sinter was investigated to find the optimum way for reducing coke consumption and CO₂ emission in blast furnace technology. A series of wüstite reduction experiments was carried out using different gas mixtures. A correlation between the experimental results and real data of blast furnaces at Egyptian Iron and Steel Company (EISCO) was demonstrated in order to optimize the coke consumption inside blast furnaces. Different theoretical models were applied on real data of blast furnaces to calculate the effect of operation parameters on the coke consumption. It was found that the wüstite reducibility can be controlled and enhanced using certain ratio of H₂ and CO gases. Such kind of enhancement decreases the remaining quantity of unreduced wüstite which descends to the high temperature region of blast furnace. The theoretical analysis of real data using certain values of H₂ and CO shows that increasing the amount of natural gas injection in blast furnace of EISCO will decrease the degree of direct reduction of iron oxide and consequently will decrease the amount of coke consumption.     

煤气中HCl对高炉原燃料冶金性能的影响

随着高炉喷吹煤比的提高,高炉煤气中存在HCl气体是必须面对的现实。煤气中HCl含量的增加,可以 降低焦炭的反应性并改善焦炭的反应后强度,抑制铁矿石的还原过程并改善烧结矿的低温还原粉化性能,但对球 团矿的还原膨胀性能却有不利的影响。     

富氢气氛下不同含铁炉料的还原行为

 高炉低碳富氢冶炼技术如高炉喷吹煤粉、富氢燃料等会导致炉内炉腹煤气中氢气体积分数增加,为探究富氢对高炉上部炉料的影响,对富氢条件下不同含铁炉料的还原行为进行了试验研究。粉化试验结果表明,在20%H₂(体积分数)条件下,块矿和烧结矿的粉化率明显改善,RDI_{>3.15 mm}分别增加了11.08%和30.23%,同时富氢条件有利于含铁炉料粒度的均匀化。还原试验结果表明,在CO体积分数不变、改变H₂加入量条件下,球团矿和烧结矿还原度最高时的H₂体积分数为25%,块矿H₂体积分数则为10%。在保持(CO+H₂)体积分数30%不变、改变H₂加入量时,当H₂体积分数超过20%时,各含铁炉料的还原度均超过90%。扫描电镜分析结果表明,还原后的块矿明显生成渣相和铁相,球团矿出现良好的赤铁矿和磁铁矿相,烧结矿则呈“针状铁酸钙相-磁铁矿相-铁相”分层现象。     

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。     

炼铁系统低碳技术发展前景与途径

 现代高炉炼铁是以人造矿石和焦炭为物质基础的。现代高炉实现绿色低碳炼铁,需要从炼铁工序的层次优化工艺流程和关键技术,实现烧结、球团、高炉等多工序的协同优化。面向未来,在提高资源和能源利用效率的同时,基于现有技术推进采用低碳节能技术和先进工艺。对于烧结、高炉等传统工艺技术,要进一步研究并应用先进技术,提高生产效能、降低能源消耗和碳排放。持续研究推广绿色低碳烧结技术,如低碳厚料层烧结技术、烧结料面富氢气体喷吹技术、烧结返矿高效回收利用技术、低温烧结技术和热风循环烧结技术等,有效降低烧结过程的能源消耗和CO₂排放。充分利用中国精矿粉资源生产球团矿,提高球团矿产能和产量,进而提高球团矿入炉比率和炉料综合品位,有效降低碳素燃料消耗。提高高炉富氧率和喷煤量,持续提高风温、降低燃料消耗,提高高炉顶压和煤气利用率。有条件的高炉喷吹富氢气体以减少焦炭消耗,开发应用高炉炉顶煤气循环及CO₂脱除再利用(CCUS)等技术。研究解析了高炉炼铁工艺碳-氢耦合还原的热力学机理,讨论了在高炉内不同温度区域固体碳、CO和H₂的还原能力,提出了直接还原与间接还原的耦合匹配是实现最低燃料比的技术核心,探讨了高炉炼铁喷吹全氢/富氢气体的技术可行性和经济性。这些综合技术措施对于进一步降低高炉工艺流程的碳素消耗、减少CO₂排放具有显著效应。与此同时,设计先进合理的流程系统和耗散结构,优化工序界面技术,构建信息物理系统(CPS)实现炼铁工序协同高效、动态有序运行,这也是高炉炼铁工艺实现绿色低碳的关键共性技术之一,具有广泛的适用性和显著的应用效果。     

不同反应性炭的气化差异及对铁矿还原的影响

纯氧高炉和煤气化耦合联产是降低炼铁和煤气化工艺能耗和碳排放的重要手段,而研究不同反应性炭的气化差异及其对铁矿石还原影响是实现煤气调质与降低焦比的关键.在模拟纯氧高炉与煤气化耦合联产工艺条件下进行了木炭、兰炭、焦炭的气化和烧结矿、球团矿的还原试验研究.研究结果表明,3种炭与CO2和水蒸气的反应性由强到弱的顺序为木炭＞兰炭...     

低品质烧结矿在高炉冶炼中的应用

叙述了低品质烧结矿在天铁高炉中的应用.通过改善烧结矿粒级组成,提高烧结矿强度,在煤粉中添加轻烧白云石混合喷吹、提高风温、大富氧操作等关键技术措施,有效地解决了低品质烧结矿所引发的硅高、渣量多的难题,保证高炉稳定顺行,降低了生产成本.