铁焦高温冶金性能评价方法的研究进展

摘要：铁焦作为低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料,其高温冶金性能至关重要。铁焦的高温冶金性能直接关系到其在高炉内的实际应用以及高炉的冶炼效率。国内外相关学者对铁焦的高温冶金性能做了试验研究,并相继提出了评价铁焦高温冶金性能的新方法。但是,目前还没有统一的合理的铁焦高温冶金性能评价方法。总结了当前铁焦高温冶金性能评价方法的研究现状及进展。同时,采用各种方法评价铁焦高温冶金性能,并与相同条件下焦炭的高温冶金性能进行对比。通过分析比较,并结合高炉冶炼的实际情况,提出了较为科学的评价铁焦高温冶金性能的新方法。新评价方法的提出,将为铁焦的生产制备和高炉应用提供理论参考。     

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行了解析。结果表明,炭化温度的升高可以提高铁焦的抗压强度和反应性。当温度为900～1 000℃时,铁焦的抗压强度和反应性较优。炭化时间的延长可以使铁焦的抗压强度提高,反应性降低。当炭化时间为3～4 h时,铁焦抗压强度和反应性较优。升温速度越快,铁焦的机械强度越低。适宜的升温速度为:Ⅰ段(室温至550℃)小于7℃/min,Ⅱ段(550℃至1 000℃)小于5℃/min。为防止铁焦冶金性能因碳气化溶损反应而劣化,在CO和CO_2混合炭化气氛中,CO_2与CO体积比(V(CO_2)/V(CO))应控制在0.11以下。在优化的炭化工艺条件下,制备的铁焦抗压强度大于3 500 N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。     

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行了解析。结果表明,炭化温度的升高可以提高铁焦的抗压强度和反应性。当温度为900～1 000℃时,铁焦的抗压强度和反应性较优。炭化时间的延长可以使铁焦的抗压强度提高,反应性降低。当炭化时间为3～4 h时,铁焦抗压强度和反应性较优。升温速度越快,铁焦的机械强度越低。适宜的升温速度为:Ⅰ段(室温至550℃)小于7℃/min,Ⅱ段(550℃至1 000℃)小于5℃/min。为防止铁焦冶金性能因碳气化溶损反应而劣化,在CO和CO₂混合炭化气氛中,CO₂与CO体积比(V(CO₂)/V(CO))应控制在0.11以下。在优化的炭化工艺条件下,制备的铁焦抗压强度大于3 500 N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。     

包钢焦炭高温冶金性能的研究

在实验室对包钢焦炭高温冶金性能进行了测定，测定结果，焦炭反 性（CRI）平均为25％－28％，反应后强度（CSR）平均在60％以上，根据包钢原料条件，加入KCO3，进行了抗碱试验，结果果如下：CRI增加了10％以上，CSR下降了15％，说明碱金属对焦炭溶损催化作用明显。     

钒钛烧结矿高温冶金性能的研究

试验中研究了钒钛烧结矿的高温冶金性能。试验结果指出,在一定范围内,提高碱度和增加烧结矿中MgO含量来改善钒钛烧结矿高温还原性能及软熔性能是有效的。增加MgO还可抑制硅、钛的还原及碳氮化物的生成,有利于渣铁熔融分离而滴落。钒钛磁铁精矿配入普通富矿粉及适当增加烧结混合料配碳量,可以降低炉渣中TiO_2的活度,增加炉渣的氧化能力,有利渣铁分离。但不利于烧结矿的高温还原性和软熔性能的改善。     

高炉喷吹煤冶金性能评价方法

通过煤粉的可磨性、燃烧率、反应性、灰熔性、流动性等相关试验研究,对20多种高炉喷吹煤粉的冶金性能进行优劣分类排序,改变以往高炉喷煤优劣不分的局面,并形成了1套喷吹煤冶金性能的综合评价方法,为采购及生产提供依据.     

铁焦性能的影响因素及富氢高炉使用铁焦的探讨

铁焦是一种新型碳铁复合炉料,相比普通焦炭,其具有高反应性,能降低高炉热储备区温度,提高工作效率。铁焦的性能受制备原料的种类、配比和工艺参数等因素的影响。对于高炉富氢冶炼,因其铁矿石还原及成渣过程改变,需要加速初渣熔化和金属铁渗碳过程;而铁焦的气化反应温度低,有利于碳黑的析出和促进金属铁的渗碳,因此将铁焦代替部分焦炭应用于富氢高炉冶炼可以发挥铁焦和氢气的双重节能减排优势。系统讨论了制备因素对铁焦性能的影响,并探讨了铁焦在富氢高炉应用的可行性和优势。结果表明,铁矿粉对铁焦的反应性具有正向催化作用,加入一定配比的黏结剂可使铁焦结构致密,炭化温度会影响铁焦金属化率,适当的炭化时间可提高铁焦抗压强度和反应后强度。部分铁焦代替焦炭应用于富氢高炉,在发挥其高反应性作用的同时,还可以保护焦炭,加速铁水的渗碳过程并改善高炉的透气性。建议深入探索铁焦在富氢高炉内的反应行为和性能演变特点,并结合富氢高炉对铁焦的性能要求和制备铁焦的影响因素,研究适用于高炉富氢冶炼的铁焦制备技术,以推动高炉低碳冶炼技术的实施。     

硼酸改善焦炭高温冶金性能研究

介绍了熄焦水添加硼酸后对焦炭高温冶金性能的改善及大型高炉的冶炼效果。在工业性试验中通过对工艺控制参数的优化，使硼酸对焦炭高温冶金性能的改善达到最大化。     

承钢常用焦炭高温冶金性能的研究

对承钢常用焦炭进行了实验室高温冶金性能的研究，讨论温度、失碳率以及焦炭反应性对冶金性能的具体影响，得出计算公式，指导高炉生产。     

铁焦制备与高炉应用的研究进展

 钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO₂减排。综述了国内外铁焦制备与应用的研究进展,主要包括铁焦的制备工艺和高炉应用。归纳了各种铁焦制备工艺的特点。同时提出并研究了矿煤压块-竖炉炭化-高炉应用的冷压型铁焦制备与应用新技术。重点进行了冷压型铁焦的制备及冶金性能优化、高炉应用冷压型铁焦等试验研究。冷压型铁焦制备适宜的工艺条件为,质量分数为30%铁矿粉、45%烟煤1、10%烟煤2、10%烟煤3、5%无烟煤、5%沥青类黏结剂B混合加热至60 ℃,并进行冷压成型;成型压块再经竖炉1 000 ℃炭化4 h;获得抗压强度3 977 N、I型转鼓强度77.7%、反应性69.7%、反应后强(固定气化溶损量20%)42%的优质铁焦。高炉综合炉料中添加质量分数20%~30%冷压型铁焦,综合炉料熔滴性能明显改善。以上研究为铁焦实现工业化生产与低碳高炉炼铁应用提供了参考。     

铝酸钙炉渣冶金性能研究进展

简单介绍了炉渣在冶炼过程中的作用与重要性。分别对四元、五元、六元及六元以上铝酸钙炉渣冶金性能的研究现状归纳和总结。并提出了应加强对高碱度、高元铝酸钙炉渣冶金性能的研究。     

矿焦耦合冶金性能试验及评价方法

铁矿石和焦炭在高炉内各区域的反应及特性是影响高炉炼铁效率和产量的重要因素,准确评价矿焦质量备受炼铁工作者关注。评价矿或焦冶金性能的试验方法及指标迅速发展,且部分方法已标准化,包括铁矿石软熔性能和焦炭反应性及反应后强度的试验方法等被钢铁企业广泛采用。然而,通过现有评价矿或焦冶金性能的方法及指标推算高炉技术经济指标尚存难度。原因可能在于没有充分模拟矿焦在高炉中历经还原、溶损、软化-熔融全过程的相互作用,无法对矿焦关联行为及特性进行赋值并构建评价矿焦相互作用的指标体系。因此,提出了采用焦-矿-焦分层试料,模拟矿焦在高炉内还原、溶损、软化和熔融之间关联行为及特性的荷重-热重-气体分析联动试验装置,进行矿焦耦合性能试验及评价的方法(Qisunny法)。变矿或变焦试料的试验结果表明,矿焦耦合冶金性能按间接还原区、间接还原和直接还原及软化区、熔融直接还原和滴落直接还原4个区域依次演变;性能评价指标包括各区域的温度及区间、间接和直接还原度、总间接还原度、熔融区透气性特征值、上层焦炭溶损率及溶损后强度等;焦炭的溶损反应主要发生在熔融区,上层焦炭溶损率与传统指标焦炭反应性指数相近,但其反应后强度明显高于传...     

改进杭钢酸性球团高温冶金性能的研究

本文介绍对杭钢竖炉酸性球团的高温冶金性能的研究,试验表明,提高杭钢球团含铁品位或碱度都能有效地提高其高温冶金性能。文中对浬渚精矿的可选性、球团的高温(1250℃)还原性、软化性及还原膨胀性,特别是酸性球团的还原减慢现象作了机理性的分析。本文对其他使用酸性球团的工厂可能也有一定参考意义。     

铁矿粉对铁焦性能的影响及机理

为促进铁焦的工业化应用,利用40 kg试验焦炉制备铁焦,研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响,利用热重分析了铁焦的碳溶损反应,并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析。结果表明,添加铁矿粉,铁焦的灰分明显增加,硫分变化不大,机械强度降低,热反应性提高,反应后强度降低,添加配比不宜超过10%;铁矿粉具有催化焦炭与CO_2反应、降低起始反应温度的作用,铁质量分数越高,催化性越强;炭化还原后得到的金属铁及铁氧化物以不规则的尺寸和形态分布在铁焦气孔壁和碳基质中,充当催化中心和裂纹中心作用,导致CRI上升,CSR降低。     

炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验

 在加拿大铁矿粉配比为10%的条件下,系统研究了炼焦工艺条件（堆积密度、升温速度和焖炉时间）对铁焦性能（气孔率、机械强度、热性质和铁矿石还原程度）的影响。结果表明,炼焦工艺条件对铁焦性能的影响显著：堆积密度为1.1 t/m3时,铁焦的性能最佳;升温速度为2.5 ℃/min时,焦炭的机械强度和热性质最佳,而铁矿石还原程度随升温速度的提高而增大;焖炉时间为120～150 min时,铁焦的各种性能均最佳;改变炼焦工艺条件可以得到具有不同性能的铁焦。     

铁矿石高温烧结基础特性评价方法的国外研究进展

 随着全球优质铁矿石日益减少、资源禀赋变差,国内外钢厂普遍面临着烧结原料供应不稳定、铁矿石性质波动大、原料结构频繁变化等问题,对烧结生产、高炉冶炼和产品质量产生了极大的不利影响。因此,开展铁矿石烧结性能评价研究具有重要的现实意义。铁矿石烧结基础特性可分为冷态特性和高温特性两大类,前者主要包括铁矿石的化学成分、粒度组成、矿物学特性等常温性质,后者主要包括铁矿石的同化性能、液相生成特性等高温成矿行为及实际烧结性能。概述了国外关于铁矿石高温烧结基础特性评价方法的研究进展,系统归纳了不同研究机构提出的评价指标和试验方法。已有研究表明,现有基于团块烧结法的评价方法虽然对铁矿石不同的烧结行为分别进行了深入研究,但未能在其与铁矿石的实际烧结性能之间建立起准确可靠的关系,主要原因在于,对影响铁矿石实际烧结性能的最关键因素把握不准,同时对烧结过程的模拟性有待提高。因此,揭示铁矿石基础特性与其烧结性能的内在联系,首要前提在于必须深入研究和把握“铁矿石-制粒物料-烧结矿”不同阶段物料性质的传递规律,查明影响铁矿粉烧结过程的主要因素,这对找准高温烧结基础特性研究的切入点具有十分重要的意义。     

冶金粉尘用作脱硫剂的性能评价

冶金粉尘的化学组成、粒度分布、矿相结构等理化特性分析表明:冶金粉尘富含ZnO、Fe2O3、CaO等多种强脱硫活性物质,粒度细,活性高;按照自由能最小原则,采用CHEMCAGE工程化学软件对其理论硫容量进行计算表明其可以用作脱硫剂.在理论分析的基础上,详细介绍了冶金粉尘用于型煤燃烧、炼焦过程以及燃煤烟气方面的脱硫效果,结果表明:型煤中添加2.5%的冶金粉尘,就可以获得高达90%的脱硫率;炼焦过程中,所添加冶金粉尘脱硫剂中有效脱硫组分(ZnO+Fe2O3)的重量百分含量为1.0%时,可取得较为满意的煤气脱硫效果;冶金粉尘用于烟气脱硫时,吸收H2S的能力比吸收SO2强,且其硫容量随温度升高而增加.总之,冶金粉尘作为脱硫剂或脱硫添加剂具有良好的应用前景.     

高炉焦高温性能的研究进展

综述了高炉焦高温的性能的研究进展，并且对其以后的研究方向提出了新的要求 。     

冶金粉尘对铁矿粉高温性能影响研究

烧结矿的质量与铁矿粉的高温性能密切相关,烧结生产过程中配加冶金粉尘是钢铁企业处理冶金粉尘的一种重要方式,而冶金粉尘的加入势必影响铁矿粉的高温性能,进而影响烧结矿的质量,因此,研究冶金粉尘添加对铁矿粉高温性能的影响具有重要意义。本文通过对比3种冶金粉尘(烧结除尘灰、高炉炉灰与杂料)与铁矿粉理化性能差异,并采用微型烧结试验研究了冶金粉尘对混合铁矿粉同化性及液相流动的影响。结果表明：烧结除尘灰、高炉炉灰和杂料粒度均小于混合矿,其中烧结除尘灰粒度最细;烧结除尘灰、高炉炉灰和杂料配比的增加均会降低混合矿最低同化温度和黏结强度,提高混合矿的流动性,对最低同化温度下降程度影响最大的是杂料,对流动性指数增加程度最大的是高炉炉灰;3种冶金粉尘对混合铁矿粉黏结强度的影响效果比较接近。