高炉块状带焦炭强度模拟研究

 重点研究焦炭在高炉块状带内的抗压强度与温度和反应程度的关系。使用1台热模型对高炉块状带进行了模拟研究,1台可调气氛高温抗压试验机对所获焦炭试样进行了抗压强度检验,得到了焦炭在实际温度下的反应后抗压强度分布。在高炉间接还原区内,焦炭抗压强度随温度的升高而直线下降,在高温区内强度下将更为严重。焦炭失碳率是影响其强度的主要因素,在高煤比条件下应采用高反应性煤种并保留适量未燃煤,以保护焦炭强度。     

焦炭强度变化及喷煤的影响

对焦炭在高炉内的强度变化规律及喷煤的影响进行了研究。应用连续高炉块状带热模型得到失碳率和温度在块状带的分布;使用可调气氛高温抗压实验机测量了在高温下焦炭的抗压强度与失碳率的关系。推导出了不同的焦炭在高炉内实际抗压强度的计算公式,分析了喷煤和煤粉燃烧率对焦炭失碳率的影响,根据喷煤对焦炭强度的影响,给出了计算最佳煤粉燃烧率的方法。     

焦炭高温抗压强度研究

采用可调气氛高温抗压试验机研究了焦炭的高温抗压强度.在高炉实际反应程度范围内,焦炭抗压强度与失碳率LC呈直线关系.失碳率的影响随温度的升高而减弱.抗压强度与温度的关系也可以用直线来进行描述.讨论了高炉内温度和失碳率对焦炭强度的综合影响以及焦炭强度在高炉内的分布规律.结果表明,焦炭抗压强度在燃烧区外可降低70%以上.     

高炉使用含碳复合炉料的原理

 高炉炼铁正朝着高产、低污染、低能耗的方向发展,为了实现这一目标,包括高炉使用含碳复合炉料等一些革新的炼铁技术已经被提出或实际应用。铁焦、热压含碳球团是将铁矿粉和煤粉按一定比例混合后制成的新型含碳复合炉料。研究结果指出,含碳复合炉料相比于传统的高炉炉料（烧结矿和球团矿）具有高温强度高、还原性能好以及原料适应性强等优势。阐明了高炉使用含碳复合炉料的基本原理,介绍了铁焦制备的工艺流程及应用情况,重点进行了热压含碳球团制备工艺流程、冷态冶金性能、高温冶金性能、高炉使用热压含碳球团等试验研究,最后利用多流体高炉数学模型对高炉使用热压含碳球团操作进行了模拟研究。研究表明,高炉使用一定量的含碳复合炉料可以降低热空区温度,增加产量,降低焦比,高炉热利用效率明显提高,操作性能得到有效改善。     

高炉用焦炭的高温抗压强度

 采用可调气氛高温抗压试验机研究焦炭的高温抗压强度。在高炉实际反应程度范围内,焦炭抗压强度与失碳率呈近似直线关系。失碳率对强度的影响随温度升高而减弱,抗压强度也随温度升高而降低。在此基础上,从理论上分析了高炉用焦炭的破碎机理。     

莱钢高炉解剖软熔带含铁炉料特性分析

基于莱钢2007年120 m3生产高炉科学解剖研究内容,系统分析了含铁炉料在软熔带位置物化属性。结果表明,高炉软熔带呈不规则倒V形分布,软熔层矿石还原度由低温侧向高温侧逐渐增加,其中烧结矿的还原度由40%~70%增加至80%~95%,球团矿的还原度由40%~50%增加至70%。软熔层低温侧烧结矿金属化率为20%~45%,球团矿的金属化率为10%~20%,在高温侧烧结矿的金属化率为70%~95%,球团矿的金属化率约为50%~70%。含铁炉料在软熔带区域发生了剧烈的还原反应,其中烧结矿金属化率增加的幅度大于球团矿的主要原因为烧结矿的还原性好于球团矿的还原性。矿相分析表明软熔带中球团矿已没有Fe₂O₃、Fe₃O₄存在,铁主要以FeO和金属铁存在,在软熔带区域存在被还原生成中空的铁壳球团矿。     

重新认识高炉用焦炭与CO2的反应性

简要介绍了现行焦炭反应性试验方法的来源,主要表达焦炭在高炉内进入风口回旋区前抗CO2,气化能力以及反应后的抗粉化能力,是一种规范性试验方法。回顾了国内外对焦炭反应性的认识和变化,20世纪认为反应性表达焦炭在高炉抗CO2,的气化能力,反应性高反应后强度低对高炉生产不利。进入21世纪,新日铁提出反应性只是表达了焦炭的活性,认为提高反应性可以提高高炉反应效率,对高炉生产有利,不同时期认识水平不同认知也会完全相反。通过CO2,含量和反应温度对焦炭反应性影响试验和高炉碳平衡计算,分析了喷吹煤粉高炉内焦炭的行为．确定了焦炭进入风口回旋区前的反应失重率。提出现行国家标准“焦炭反应性及反应后强度试验方法”的反应性表达的是焦炭与CO2,反应的活性,高炉内焦炭反应失重率控制因素是矿石的还原性能和未燃煤粉率,与焦炭实验室测定的反应性无关。     

混装铁焦对人造富矿还原行为的影响

 高炉炼铁是资源、能源的消耗大户,节能潜力巨大。铁焦是一种高反应性焦炭,将合适粒度和数量的铁焦与含铁炉料混装入炉,从理论上说具有降低焦比,取得节约稀缺炼焦煤资源和降低生产成本的潜力。对混合试样的还原机理进行了分析,并对铁焦与人造富矿的耦合反应进行了实验室研究,证明混入铁焦对烧结矿和球团矿的还原反应有明显的促进作用,提高温度和增加铁焦用量对提高铁矿石的还原度有利。     

Numerical Evaluation on Lower Temperature Operation of Blast Furnaces by Charging Carbon Composite Agglomerates

This paper places emphasis on evaluating ironmaking operation at lower temperature. Blast furnace operation with carbon composite agglomerates (CCB) charging and/or lower operation temperature has been numerically examined using a modified multi‐fluid blast furnace model under constant thermal conditions of the raceway. The numerical calculation shows that a lower in‐furnace temperature level is achieved under the operation with the CCB charging. With CCB charging, the location of the cohesive zone shifts downward and the temperature of the thermal reserve zone decreases. The decrease in heat requirements for solution loss, sinter reduction and silicon transfer reactions compensates the increase in heat demands for CCB reduction and direct reduction, and rather improves the efficiency of blast furnaces. Consequently, the productivity improves, the coke rate shows a notable decrease and the total reducing agent rate also tends to decline compared with conventional operation without CCB charging. Therefore, charging carbon composite agglomerates contributes to the enhancement of blast furnace performance. Furthermore, the model predicts that higher operation efficiency is achieved if the melting and/or tapping temperature could be dropped. The innovative technology of lower temperature ironmaking is expected to be applied in industrial blast furnaces after resolving the problems in engineering and economic evaluations.     

焦炭抗压强度简便检验方法研究

关于焦炭成分的组成,对焦炭抗压强度的影响因素进行了系统性的理论分析,得到焦炭在高炉冶炼过程中的高温抗压强度受温度和失碳率的双重影响。同时试验验证了这一分析结果,并且进一步研究得到检验焦炭高温抗压强度的简便计算方法。     

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。     

Influence of magnesia on sintering characteristics of iron ore

Abstract

The MgO in blast furnace slag provides an optimum condition in terms of both good flowability and desulphurisation. The mode of its addition to the blast furnace changed from, initially, as raw flux in the form of dolomite, to via sinter, with the argument that raw flux demands energy for its decomposition inside the blast furnace. Thus, the decomposition reaction was diverted from the blast furnace to the sintering bed, and the energy source for decomposition was changed from costly blast furnace coke to a relatively cheap coke breeze. Now olivine/dunite/serpentine is being used as a source of MgO, where energy for decomposition is not required; this also provides a source of SiO₂, which eliminates need for the addition of quartzite. The effect of MgO on blast furnace slag is fairly well established, but its effect on sintering and sinter quality is unclear. Operating results of the sinter plants show that, with an increase of MgO, the sintering rate, the fuel rate, and sinter strength and reducibility deteriorate; however, high temperature properties such as the reduction degradation index and the softening-melting characteristics of the sinter improve. The present work attempts to establish this influence on the sintermaking process and sinter quality with the help of operating plant data.     

焦炭与烧结矿在耦合反应过程中的溶损特性

为了研究高炉冶炼中焦炭的溶损行为,选用2种不同反应性的焦炭考察焦炭与烧结矿在不同温度下的耦合反应,研究不同温度下焦炭溶损与烧结矿还原的关系。研究结果表明,焦炭溶损和烧结矿还原的耦合反应随着反应温度的升高逐渐加剧,且焦炭反应性提高有利于烧结矿的还原。焦炭溶损率与烧结矿还原度呈正线性相关性,焦炭反应性(CRI)与拟合曲线的斜率k呈反比,而与截距b呈正比,截距可以表征焦炭对烧结矿的初始还原能力。耦合反应后焦炭的光学各向异性指数OTI增大、平均孔径和气孔率大幅增大,反应性较大的焦炭易于在焦炭表面溶损,反应后的孔径较大;而反应性较小的焦炭在反应过程中CO₂气体易于扩散至焦炭内部均匀溶蚀各级气孔。     

PbO对高炉原燃料冶金性能影响的分析

铅作为高炉原料中的一种微量元素,在高炉内循环富集会对高炉冶炼产生一系列不利影响.为了明确PbO对原燃料冶金性能的影响,通过气相吸附法制备不同铅含量的烧结矿、球团矿和焦炭样品,采用扫描电子显微镜对反应前后的富铅样品进行微观分析,研究富铅后原燃料冶金性能的变化.结果 表明,铅以PbO的形式吸附在烧结矿、球团矿和焦炭的表面和...     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

焦炭溶损反应起始温度对高炉碳素消耗的影响

利用生产高炉冶炼参数,计算得到不同焦炭溶损反应起始温度下的高炉操作线,分析了焦炭溶损反应起始温度对高炉冶炼和技术经济指标的影响。结果表明：焦炭溶损反应起始温度对高炉操作参数有显著影响。随着焦炭溶损反应起始温度的降低,高炉还原剂消耗降低,炉顶煤气利用率提高,直接还原度降低。     

生物质能在炼铁领域应用的研究现状及展望

 在国家碳达峰和碳中和目标下,炼铁行业在改进生产技术的同时,开发可替代的新型能源以减少一次化石燃料的消耗,是实现其低碳发展的必由之路。生物质能作为一种清洁可再生能源,具有来源广泛、环境友好和碳中性等特点。天然生物质能挥发分含量高、易燃烧,而热解后的生物炭的理化性能与煤粉接近,将生物质能作为燃料和还原剂应用于炼铁生产,可以有效发挥其节能减排作用。在分析生物质能理化性能的基础上,系统阐述了生物质能在制备焦炭、高炉喷吹、烧结、球团工序中应用的研究现状。首先指出,生物质和煤粉的共热解技术是利用生物质混煤炼焦的关键。为了推进生物质焦炭在高炉冶炼中的应用,需要加强生物质焦炭对高炉软熔带透气透液性的影响研究。其次,生物质的热值、燃烧特征温度和燃烧率是影响生物质混煤喷吹效果的主要因素。提出开发生物质协同煤粉造气新技术可以拓宽高炉喷吹用生物质能的选择范围,并可生产优质富氢还原煤气用于高炉喷吹。第三,指出用适量的生物质能替代焦粉或煤粉进行铁矿粉烧结,可以保证烧结矿的质量,并产生显著的减排效果。在制备生物质含碳球团时,需要严格控制生物质的添加量,以获得高金属化率和适宜黏结性指数的球团。在今后的研究中应重点进行生物质的种类和添加量对烧结矿和球团矿质量的影响研究。最后,指出目前生物质能炼焦、高炉喷煤、烧结和球团中的应用还多处于基础研究阶段,建议今后应加快生物质能在炼铁各工序生产中的应用实践,以进一步评估生物质能在炼铁领域的使用效果和应用潜力。     

马钢镁质球团矿生产实践

马钢配加1.0%轻烧氧化镁粉生产镁质球团矿,竖炉炉况稳定;成品镁质球团矿MgO含量为1.68%,转鼓强度为92.18%,抗压强度为3 022 N/个,其冷态强度基本与酸性球团矿持平;冶金性能较酸性球团显著改善,其中RDI+3.15提高了9.62个百分点;透气性指标S值由752.41 kPa℃降至461.91kPa℃;熔融温度区间变窄;还原度指标提高3.73个百分点。三座高炉配用镁质球团矿生产期间,生产稳定、顺行,高炉经济技术指标显著改善,其中高炉利用系数提高了0.014 t/(m3.d),焦比下降8.45 kg/t,煤比降低4.62 kg/t,总燃料比降低14 kg/t。     

焦炭溶损对高炉冶炼的影响和焦炭高温性能讨论

分析了焦炭反应性CRI和反应后强度CSR指标相差很大的焦炭在国内外高炉能够使用的原因。通过焦炭溶损反应对高炉还原、热交换和焦炭溶损劣化的作用分析,提出了一些焦炭热性质及其质量指标,供高炉操作和炼焦配煤参考。     

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...