微波加热制备有机粘结剂预热球团的研究

介绍微波加热技术原理、特点及其在冶金领域中应用的现状。针对有机粘结剂铁矿球团预热阶段强度低的问题,进行了微波预热球团的实验研究,并与常规管炉预热效果进行了比较。通过光学显微镜和SEM等测试手段,分析了微波预热铁矿球团的机理。实验结果表明,采用微波预热,当微波功率为2 500 W,微波预热终点温度为750℃时,预热球每球抗压强度为448 N;而采用常规管炉预热,在温度为750℃下预热10 min,预热球抗压强度仅为129 N。测试分析结果表明,微波预热球团内部磁铁矿大部分氧化成赤铁矿,赤铁矿连接成片,晶形相互连接较好,提高了预热球团的强度。     

微波加热含碳锰矿球团冶炼高碳锰铁的研究

对微波加热含碳锰矿球团冶炼高碳锰铁进行了试验研究,探明配碳系数、炉渣碱度对锰回收率的影响。结果表明,采用微波加热含碳锰矿料球,可以冶炼出符合要求的高碳锰铁合金。配碳系数及炉渣二元碱度对锰元素回收率影响显著,当配碳系数为1.4、炉渣二元碱度为2.0时,锰元素回收率最高可达90%以上。当配碳过量时,锰元素回收率下降明显。     

微波加热还原含碳铁矿粉试验研究

微波是一种清洁能源,可以对冶金粉料进行选择性体加热。利用含碳铁矿粉自还原性和对微波的吸收性,采用微波加热,可以直接进行碳热还原。微波加热可以快速提高含碳铁矿粉的金属化率,降低还原反应温度,对原料有广泛的适应性,并可以取消球团的制备工艺,对“绿色”钢铁冶金流程具有深远的意义。     

铁精矿氧化球团微波加热直接还原新方法

传统加热直接还原具有热效率低、球团"冷中心"和废热废气量大等问题,造成还原时间长、能耗高和污染大。试验利用微波的选择加热、快速加热、体积加热和清洁干净等优点,以及铁矿球团和无烟煤强的吸波特性,开发了铁矿球团煤基微波竖炉直接还原这一新工艺。研究表明,铁矿球团外配煤粉在1 050℃的微波加热条件下还原焙烧65min,可以获得95.25%的金属化率,同时具有1718.88N/个的抗压强度。与常规加热相比,微波加热还原焙烧的时间可以缩短27.78%,抗压强度增加近1倍,而且还原过程产生的废热废气量很少。     

微波场中加热高钛高炉渣的数值模拟

利用微波加热技术在高钛高炉渣内引发裂纹的实验过程中发现炉渣局部区域发生热失控现象.为探寻高钛高炉渣在微波场中产生热失控的原因,使用 FEMAP 和 wave-jω 软件计算了在多模式微波炉中高钛高炉渣及其周围空间内微波场和热三维分布情况,并对比研究了钙钛矿相和普通高炉渣吸收微波的能力.通过计算结果可知几乎所有的微波能都集中在被加热的高钛高炉渣试样中,即微波具有加热高钛渣自身而非周围环境的特点.另外,高钛高炉渣试样中微波场分布不均匀,且分散在炉渣中的钙钛矿相比其他矿物相更易被微波加热.以上 2 因素作用下微波加热高钛高炉渣时局部区域发生热失控现象.     

在带式焙烧机加热条件下铁矿球团的干燥机理

为了对球团干燥过程所涉及的机理获得更好的了解,我们曾对于用西澳大利亚赤铁矿所制成的球团的干燥过程进行了研究。把单个球团放置在工业生产中所具备的典型性温度和气流条件下进行干燥,通过测重、测压、盐份迁移等方法对其进行了试验,并已研制出球团失重及球内内压形成的检测方法。文章报道了球团的干燥行为对于干燥气体的温度、流速及湿度的依赖关系,据发现:球团的干燥过程是按两个连续阶段进行的。最初,球团的干燥包含有水份向其表面迁移且在表面蒸发的过程。其中水份的迁移是由于毛细力作用所致。这一机理导致了干燥速度随时间而下降,并且是球团中60～70%的游离水被脱除的原因;剩下的30～40%的水份是在球团内部蒸发的。正是在干燥过程的这一阶段里,由于球团内部积累了过大的压力,因此有可能使球团爆裂。由提出的干燥机理,我们建议了几种改善球团干燥行为的方法。     

氧化球团微波加热煤基直接还原过程微观机制

为了解决常规加热煤基直接还原的反应时间长、还原温度高、产品质量差等问题,基于微波加热特性结合直接还原理论提出了采用微波加热进行氧化球团煤基直接还原的新工艺。通过采用扫描电镜、能谱分析仪和显微硬度计等检测手段对常规加热和微波加热煤基直接还原过程进行了深入研究,探究氧化球团微波加热煤基直接还原过程微观机制。研究结果表明,微波加热不仅改变了球团矿的微观结构和能量分配,而且在某种程度上表现出微波加热的“非热效应”,常规加热时,在还原温度1050℃下还原150 min,球团金属化率仅为89.38％;氧化球团煤基直接还原过程采用微波加热,从室温上升到1050℃后再等温14 min,球团金属化率达到92.67％。     

铁矿球团质量评价

近３０年来，随着试验方法的改进，球团质量不断提高。目前，对铁矿产品的主要的要求已由过去强调物理纺度转移到重视冶金性能上来，以致降低了对原来物理能的要求。     

微波加热钛精矿含碳球团制取初级富钛料的研究

基于微波加热的优点和钛精矿良好的吸波性能，提出了微波加热还原钛精矿含碳球团制取初级富钛料的工艺路线并进行了试验，发现微波还原的最佳工艺条件：还原时间为1．5h，还原温度为1100～1150℃，复合添加剂的用量为钛精矿的5％。试验得到了杂质酸溶性好的初级富钛料。     

球团干燥过程的数学建模与数值模拟研究

球团在链篦机内与气流进行热交换的水分冷凝蒸发干燥过程是一个复杂的传热、传质过程。利用计算流体动力学和多孔介质理论对球团干燥过程中冷凝与蒸发进行研究,依据局部非热力学平衡模型,建立了单个球团干燥过程的数学模型,包含水蒸气冷凝数学模型、水分蒸发模型、球团与气流的热交换模型。利用有限差分法对方程离散并对球团干燥过程进行数值模拟,得到了水蒸气冷凝速率、球团含水量分布、水分蒸发速率及球团温度分布。研究结果表明,在球团干燥过程中,由冷凝产生的水分蒸发需要用到占总蒸发时间的16.5%,水蒸气冷凝现象不能忽略。此研究可为进一步研究球团在链篦机内鼓风干燥和抽风干燥的数学建模奠定基础,对提高球团干燥质量、节约能源具有重要作用。     

铁矿球团技术进展

本文系统介绍了国内外铁矿球团理论与技术的进展,包括球团矿的产量、生产工艺、球团原料制备、粘结剂及产品品种。球团矿的发展将不仅体现在其产量的进一步增长,而且球团矿品种也将更加丰富,除酸性球团矿外,将生产更多种类的球团矿,如镁质球团矿、自熔性球团矿。此外,原料来源复杂也对球团生产发展带来更大挑战。     

含碳球团直接还原过程的数值模拟

基于质量守恒方程、能量守恒方程及化学反应速度式,建立了描述含碳球团直接还原过程的数学模型,用此模型所做的数值计算结果与试验结果基本吻合。数值模拟结果表明:影响含碳球团还原速率的最重要因素是炉温,含碳球团应在尽可能高的炉温下焙烧;虽然大球的还原速度开始阶段较慢,但焙烧时间足够长时,不论球大小,都可达到高金属化率;只有配碳量足够时才能获得较快的还原速率和较高的还原度。     

铁矿球团工艺优化

本文主要讨论在优化链篦机－回转窑转闭法中，提高作业率、降低生产成本和提高球团矿质量方面的变化。     

铁矿球团气体还原的动力学研究

本文回顾了铁矿还原动力学研究的三个发展阶段及其与炼铁生产实践的关系。在实验数据的基础上,对H_2—CO/CO_2混合型煤气还原铁矿球团的速率现象、气—固相反应中固相结构变化(包括微孔隙度、比表面积、矿相组成的变化)和形态学等方面,进行了综合探讨。阐述了固相结构形态与气体还原势、温度、压力以及碳素沉积等各种因素在各级氧化铁还原过程中的相互作用。     

铁矿球团低温还原稳定性的研究

前言铁矿石及其造块产品在低温还原时的性能日益受到重视。在其性能不良时,可能会使炉料严重粉化,导至高炉或直接还原装置的炉况失常。     

铁矿球团复合粘结剂的试验研究

针对有机粘结剂SN与膨润土复合而成的粘结剂,研究了其对球团生产指标的影响.试验结果表明:该复合粘结剂是一种成球性能良好的粘结剂,能有效地提高生球强度;同时,具有较好的抗爆裂性能,当复合粘结剂E、F添加量为08%,动爆温度由500 ℃升至700 ℃时,其生球无爆裂发生;而且它对成品球抗压强度的影响并不明显,可大大降低膨润土用量,提高球团矿品位.     

铁矿球团还原膨胀特性的研究

概述自第一座工业球团厂投产以来,至今已有三十多年历史了。在这三十多年中,虽然各国科学工作者对球团矿作为高炉优质原料的看法时有不同,但世界球团矿的总产量仍在不断增加。这种情况的出现,除了由于球团矿具有强度高、粒度均匀、还原性好和可以长期存放等公认的优点外,还和各国的资源条件有关。因为球团矿法适于处理细粒物料,所以,一些贫矿较多的国家,对发展球团矿仍有很大兴趣。     

铁矿球团的质量问题

球团矿在高炉中的性状是球团矿和焦炭的特性相互作用的结果,也是高炉特性和操作条件交互影响的结果。过去二十多年来,高炉生产以低燃耗和高产率为目的的趋势已日益增加。要达到这一目的,只能靠比较有效地应用作为化学试剂的碳来完成,通过高风温和高的火焰温度,其热效应比较容易得到利用。此外,金属化最好是通过气一固反应来完成,从而使之发生在球团中大量形成液相渣之前。液相渣形成的动力学过程取决于焙烧球团中的渣相和脉石的性质和数量,也与其在高炉内的相对还原速度和加热速度有关。焙烧球团矿中粘结剂的数量、热稳定性和化学稳定性对球团矿的强度、低温扮化率(LTB)、膨胀率以及中、高温还原率有很大的影响。有一点必须看到,酸性球团矿和熔剂性球团矿的强度和还原度常常不能同时达最大值,对它们必须综合考虑。近年来,解析了用熔剂性球团矿所做的高炉试验。较好地弄清造球和还原的机理将有助于制造出为炼铁使用的质量良好的球团矿。     

露天铁矿爆破数值模拟设计

采用矿业工程软件surpac对鞍钢集团卡拉拉(Karara)铁矿进行爆破数值模拟设计。根据岩体矿石参数,确定爆破分区、爆破孔网设计参数、爆破孔装药结构。动画模拟爆破方式,计算爆破矿、岩量,逐孔起爆参数优化,预测爆破影响范围及相关数据。