铁焦高温冶金性能评价方法的研究进展

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。     

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。     

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。     

铁焦新型碳铁复合炉料研发现状

高炉炼铁是钢铁工业节能降耗的关键工序。目前,低碳高炉是高炉炼铁研究热点。低碳高炉炼铁技术研究目前主要集中于炉顶煤气循环,喷吹含氢物质和使用碳铁复合炉料。铁焦是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CO_2减排。本文介绍了高炉使用铁焦低碳炼铁的原理,重点总结了国内外铁焦研发现状,同时对目前铁焦主要生产工艺进行了分析对比,以期为铁焦研究提供参考依据,促进铁焦在我国高炉炼铁的实际应用和我国低碳高炉炼铁技术的进步。     

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)。     

日本在改善烧结矿高温性能方面的研究

一、引言近年来,由于高炉冶炼技术的不断发展,特别是4000—5000米~3巨型高炉的相继问世,对于入炉原料提出了愈来愈高的要求。不仅要求入炉原料具有良好的低温还原性能和常温性能,同时必须具有良好的高温冶金性能。从高炉冶炼的角度出发,原料具有良好的高温性能比常温性能更为重要。因此,很多国家开展了旨在改善烧结矿、球团矿高温冶金性能的研究。特别是日本,高炉向大型化发展极为迅速,几乎所有的高炉有效容积都在2000—5000     

低品质铁矿石经济性综合评价

介绍了低品质铁矿石的传统评价方法及其存在的问题,提出一种低品质铁矿石经济性评价新方法,即采用低品质矿石配到以传统料为骨架的中和料中,计算烧成后的烧结矿冶金价值,并结合高炉炉料结构评价其经济性和预测铁水成分。计算结果表明,该评价方法更能实际反映铁矿石冶炼的经济性,并用计算实例分析了消化某高磷铁矿对降低铁水成本的贡献。     

高炉炉料结构优化研究

根据邯钢高炉冶炼的原料条件,对高炉原料的还原粉化性能、还原性能、热爆裂性能、膨胀性能及高温熔滴等冶金性能进行了试验研究。在此基础上,针对入炉综合炉料进行了多组高温熔滴性能试验,调整人炉原料的不同配加比例,掌握其高温性能的优劣,并据此优化原料结构、指导生产。     

高炉内渣铁焦界面润湿行为研究现状及展望

 高炉作为目前世界上最大的移动床式冶金反应器,保持高炉内良好的透气透液性是保证高炉稳定顺行的关键。高炉内部被软熔带分割开来,分为上部固体散料区和下部固液共存区,下部的固液共存区是决定高炉透气透液性和煤气流分布的重要区域,因此若想明晰高炉影响透气透液性的关键,必须对高炉下部固液共存区的反应进行全面研究。高炉高温区焦炭床与渣铁的相互作用行为是决定铁-焦-渣交互作用及高炉透气透液性的重要因素,调控好液态渣铁与焦炭床的润湿性变化,可以有效改善高炉内部的透气透液性,最终会影响高炉生产效率和稳定性。因此,明晰高炉内渣铁焦的界面润湿行为显得尤为重要。首先对界面润湿现象进行了概述;然后详细从铁水成分以及焦炭性质对铁-焦界面润湿行为的影响进行了总结;其次详细分析了炉渣温度、炉渣成分以及焦炭自身性质对渣-焦界面润湿行为的影响。结果表明,目前高炉内渣铁焦界面润湿行为的研究已经从实验室试验以及基础模拟方面进行了研究,研究结果可为高炉操作者理解高炉内渣铁焦界面润湿行为提供初步理论指导,但仍需在可反映高炉内实际复杂情况的润湿行为变化方面进行深入研究。     

高炉-转炉钢铁制造流程低碳技术发展与认识

在全球“碳达峰”“碳中和”发展形势下，研究高炉-转炉流程低碳技术发展战略、目标和路径，大幅度降低CO₂排放对钢铁工业实现可持续发展具有重要意义。面向未来，钢铁仍是重要的基础材料、结构材料和功能材料，钢铁工业仍是经济社会发展的重要基础产业。研究分析了日本钢铁工业发展现状及其特征，介绍了高炉-转炉流程减碳关键技术研究及其进展。针对日本钢铁工业减碳技术开发研究，论述了高炉矿焦混装技术、高比率球团矿冶炼技术对于常规高炉降低燃料比的机理和应用效果。讨论了含碳团矿和预还原烧结矿的制备工艺流程，分析了新型炉料制备的关键技术难点，论述了新型炉料在高炉冶炼过程的减碳机理。介绍了SCOPE 21新型炼焦工艺的构成、技术特点和应用效果；针对铁焦制备的工艺过程、冶金机理和使用效果进行了评述。重点论述了新一代高炉炼铁工艺COURSE 50的工艺组成、技术路线和流程特征，阐述了核心技术难点和关键技术构成以及工程应用前景。分析了构建智能化高炉信息物理系统对高炉减碳的支撑作用，指出了高炉智能化与低碳化协同发展的重要性。结合日本高炉-转炉流程减碳技术发展现状及未来方向，提出了制定可行的减碳技术战略...     

Application of carbon composite iron ore hot briquette to innovative ironmaking process

As a new type of ironmaking raw materials,carbon composite iron ore hot briquette(CCB) is the product of fine iron ore and fine coal by hot briquetting process.On basis of experimental research on the manufacturing and metallurgical properties of CCB,this study focused on the application of CCB to blast furnace ironmaking and newly-developed shaft furnace smelting reduction processes.Firstly,the metallurgical properties of CCB are experimentally tested and compared with the common iron-bearing burdens.Th...     

Fundamental Study on Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette Used as Blast Furnace Burden

Carbon composite iron ore hot briquette (CCB) is the product of fine iron ore and fine coal by hot briquetting process, which attracts more and more attention as a new type of ironmaking raw materials aiming to improve the operation efficiency and reduce the coke consumption of blast furnace. This paper is devoted to experimental study on metallurgical properties of CCB and numerical simulation of the BF operation with CCB charging. At first, the metallurgical properties of CCB, including cold crushing strength, RDI, RSI, reducibility, high temperature strength, and softening and dripping are experimentally tested and compared with the common burdens, which revealed that the CCB possesses the required metallurgical properties and is suitable to use as the blast furnace burden. Then, the effects of charging CCB on the dripping properties of comprehensive burdens are elucidated based on the experiments under simulated blast furnace conditions. The results showed that the maximum charging ratio of CCB in the iron burdens is 40%–50% for achieving appropriate dripping properties of the mixed burdens. Finally, a multi‐fluid blast furnace model is used to simulate BF operation with CCB charging. According to model simulations, charging CCB will cause the temperature level to decreases in the furnace and the location of the cohesive zone shifts downward. On the other hand, the productivity tends to increase while coke rate and total reducing agent rate decrease, the heat efficiency improves remarkably and the operation performance of BF is effectively enhanced.     

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

摘要：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900～1000℃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3～4h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1000℃）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3500N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。     

二氧化碳在钢铁冶金流程应用研究现状与展望

从二氧化碳在钢铁冶金流程的资源化应用出发,介绍了近年来二氧化碳在烧结、高炉、转炉、电炉、炉外精炼、连铸和冶炼不锈钢等流程的应用研究现状和发展情况。结合国内外应用研究现状和本课题组的研究情况,分析了二氧化碳在钢铁冶金各流程应用的可行性和冶金效果。主要介绍的新工艺有烟气循环烧结、高炉风口喷吹CO_2及CO_2作为高炉喷煤载气、转炉顶底吹CO_2、LF炉和电弧炉底吹CO_2、CO_2作为连铸保护气、CO_2用于冶炼不锈钢和循环CO_2燃烧。CO_2在钢铁冶金各流程的应用,合计使用量有望达到吨钢100kg,应用前景非常广阔。     

焦化行业碳排放核算及消减策略分析

焦炭生产过程中需排放大量二氧化碳,而钢铁工业是焦炭消耗大户,其消耗量约占全国焦炭表观消费量的85%。采用中国钢铁工业协会的相关统计数据,基于IPCC温室气体清单方法,以2010年为例,分别按钢铁联合企业自产焦炭和外购独立焦炭厂焦炭两部分,对钢铁工业生产用焦的碳排放情况进行核算和分析,并提出焦化行业相应的碳排放消减策略。     

Effect of Coke Reaction Index on Reduction and Permeability of Ore Layer in Blast Furnace Lumpy Zone Under Non-Isothermal Condition

 Reasonable control on CRI (coke reaction index) is one of the key factors for BF (blast furnace) low-carbon smelting. However, there are contrary opinions. One is increasing CRI to improve reaction efficiency in BF and the other is decreasing CRI to suppress coke degradation in furnace. Different methods are adopted to realize effective catalysis (increasing CRI) and passivation (decreasing CRI) of coke. Simulation tests of coke in BF lumpy zone under gradual temperature rising have been done. Effect of CRI on gas composition, ore reduction, burden column permeability and heat reserve zone′s temperature under non-isothermal condition are studied. Then combined with iron making calculations, a novel BF operation suggestion is proposed as coke nut with small size be catalyzed and mixed with ore while skeletal coke with large size be passivated and separately charged into BF.     

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。