COREX熔融气化炉内料柱的透液性指数及影响因素

休风时对COREX熔融气化炉进行风口取样,通过对风口试样的检测分析,用压差度的倒数表示炉内气相对料柱透液性的影响,用空隙度和温度强度的乘积表示炉内的渣铁液相对料柱透液性的影响,建立了表征熔融气化炉料柱透液性的公式.对两批风口试样的研究发现,熔融气化炉内不同位置风口试样的透液性指数与相应位置的滞留铁比呈现一致的对应关系.进一步分析了透液性指数的影响因素,发现在炉况不顺时,未反应完全的酸性脉石直接落入炉缸,导致沿风口径向部分位置的渣样熔化温度高于1500℃,影响了渣铁流动性.提出了增加料层厚度、采取合理的造渣制度、控制均匀的煤气流分布等技术措施,为改善熔融气化炉内料柱的透液性提供帮助.      

Corex熔融气化炉煤焦混合料柱特性研究

在宝钢Corex工厂休风时,进行了熔融气化炉风口取样分析,得出了纯氧鼓风熔融气化炉煤焦混合料柱结构特点,并通过光学显微镜对粉末进行鉴别,得知料柱粒度分布结构形成的机理。利用XRD对风口水平焦的石墨化程度进行分析,并以此来推断其在炉内的高温历程。结果表明,气化炉料柱炉料的平均粒度小于7.7mm,是制约料柱透气性的关键因素,而块煤在炉内劣化严重,是导致料柱透气性差的主要原因。在此基础上,提出改善料柱结构和提高炉缸透气透液性的措施。     

COREX风口焦(半焦)特性解析研究

对COREX风口焦进行EDS、XRD、Raman分析及气孔结构表征,并与入炉燃料性能进行对比。结果表明,入炉焦中碳含量明显高于风口焦中各个粒级的碳含量;风口焦中硫含量低于入炉焦,焦中硫发生了迁移。风口焦XRD和Raman分析表明,20~40 mm粒级焦炭(半焦)石墨化程度较高,而在5~20 mm和5 mm两个粒级范围焦炭(半焦)无序化程度高;风口焦的R值与粒径之间没有明显的关联;20~40 mm粒级风口焦气孔率最大。入炉燃料与风口焦的粒度及灰分分析表明,山西焦在COREX炉内降解速度较宝钢焦快;风口焦的灰分含量明显高于入炉燃料,且随风口焦粒径的降低而增加。     

熔融气化炉内块煤裂解特性的差异化分析

为了研究块煤在熔融气化炉内高温结构演变和降解机制,采用扫描电镜和光学显微镜观察了COREX熔融气化炉风口焦和实验室自制半焦的形貌和显微结构,并结合不同试样的高温反应特性,确定了不同风口焦试样的来源。结果表明,风口焦中兴隆庄块煤形成试样含有较多的中粒和粗粒镶嵌结构,表面呈孔状结构;大同块煤形成试样中类丝炭较多,表面呈层状结构。根据结果提出应考虑灰分对煤焦高温强度的影响,在测量风口焦试样的反应性及反应后强度时应考虑灰分含量进行折算,并确定了以灰分的基准含量为13%进行折算为最佳条件。     

熔融气化炉内块煤成焦后粉化现象的相关研究

采用200 kg级炼焦炉对熔融气化炉主要使用的2种块煤进行了不同时间的半焦裂解试验,比较了2种块煤成焦后的粒度分布和强度变化,发现B煤在炼焦炉内粉化严重,随结焦时间的延长其粒度降解度一直在升高,而A煤降解度在达到最大值后开始下降.对比了2种块煤生成半焦的矿相微观结构,A煤生成的半焦主要以镶嵌结构和各向同性结构为主,而B煤生成的半焦主要以类丝炭和各向同性结构为主;2种半焦均含有未成焦煤.通过分析熔融气化炉内取出的风口试样中不同粒度的含碳物质其矿相微观结构,认为在炉缸内6.3 mm的颗粒由2种块煤裂解成焦后的粉化现象所引起,且B煤的粉化是主要因素.     

大同煤热解动力学研究

目前,COREX流程中的熔融气化炉采用块煤代替焦炭作为燃料冶炼铁水。块煤在熔融气化炉中的反应行为对炉况的稳定顺行及铁水质量有着重要的影响。采用非等温热重分析法针对COREX用煤（大同煤）在热解过程中的失重速率、失重量以及影响因子进行了研究,分析了煤热解的整个失重过程,并讨论了不同升温速率对热解的影响。同时,考虑煤热解过程的不同特性,采用分段尝试法建立了煤热解过程的动力学理论模型,进而得到相应的动力学参数,有助于更好地分析块煤在气化炉内的热解行为,为COREX流程块煤的合理使用及采用风口喷煤技术提供理论依据。     

超大型高炉风口焦炭取样分析研究

为恢复炉况及探讨超大型高炉冶炼规律,对首钢京唐公司高炉进行了风口焦炭取样分析,研究了其入炉焦炭热强度与焦炭反应性、焦炭冷强度与焦炭耐磨强度之间的关系;探明了风口焦炭的粒度、劣化度及渣铁滞留量;探索了渣铁滞留量与渣铁体积、风口焦炭粒度、煤比及炉渣二元碱度的关系;分析了炉缸径向焦炭粒度分布、风口前高透气性区长度、炉缸透气性等;根据上述研究结果,提出了高炉操作建议并得到应用。实践结果表明:风口焦炭取样分析可以作为高炉操作调整的重要参考。     

COREX熔化气化炉软熔区域的实验研究

为了模拟COREX熔融气化炉软熔区域,本研究建立了COREX熔融气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭和块煤。在热态物理模拟试验中,考察了实际生产过程中熔炼率、矿/(块煤+焦)体积比、风口回旋区煤气温度和风口回旋区煤气量等操作参数对软熔区域高度和厚度的影响。试验获得不同操作参数下软熔区域高度和厚度的变化趋势。     

高炉风口焦粒级分布与微观结构研究

采用在线取样方法,对高炉风口平面径向不同位置焦炭进行取样。对其沿径向以0.5 m为单位分段,通过粒度筛测、XRD、扫描电镜和BET等手段对比研究各分段焦炭的渣铁含量、粒级分布、比表面积与微观结构。结果表明：风口区域渣铁含量沿炉壳向炉芯的方向呈增大趋势,同时发现各径向焦炭的平均粒度呈下降趋势;与入炉焦相比,风口焦微晶结构更有序,但其在不同分段差异显著,在1～2 m区间内的风口焦有序化程度最高,说明风口区域温度最高;同时风口焦比表面积和微孔孔容分布明显高于入炉焦,且径向焦炭微孔孔径主要集中在2～5 nm,因而为有效减缓焦炭劣化速度,需考虑入炉焦的气孔均匀度。     

COREX炉内块煤裂化成焦的热态强度

通过对COREX所用2种块煤在不同条件下所成半焦的显微结构、热态强度进行观察,分析了影响块煤成焦质量的内在因素。比较2种块煤所成半焦的组成结构及性能差异后,发现兴隆庄煤成焦结构要优于大同煤,但兴隆庄原煤组织反应性较高,故在前期其煤成焦强度低于大同煤,直至成焦结构较多时,才高于大同煤。通过对COREX风口焦及实验室自制半焦的微观形貌和性能进行对比,确定了风口焦的来源,风口前兴隆庄煤形成焦炭的表面呈现出较浅的孔洞,其热态强度明显高于大同煤形成的焦炭。