含碳球团竖炉直接还原试验研究

文中报告了９００～９７０℃下含碳球团竖炉直接还原热模拟试验的结果,试验结果表明：含碳４％～８％冷固结含碳球团的冶金性能,可以满足竖炉直接还原的要求;同时发现在含碳球团竖炉直接还原过程中,仍以气体还原为主,但固体碳直接还原的比例随温度升高而增加。并研究了含碳球团竖炉直接还原的规律和工艺参数。     

竖炉用合碳铬矿球团冶炼铬铁合金

作者就含碳铬矿球团在竖炉内熔融还原冶炼铬铁合金的新工艺进行了试验。探讨了含碳铬矿球团的低温机械性能,测定了球团的荷重钦化温度,论述了温度、还原剂、铬矿粒度等因素对铬铁矿还原性能的影响,并对还原产物作了相结构及矿相分析。热态试验表明,竖炉用含碳铬矿球团可以冶炼出含铬20%的铬铁合金。     

含碳球团竖炉煤气需要量的探讨

本文根据热平衡原理，推导出含碳球团竖炉内用碳不原铁氧化物时，最小热载体煤气需要量（Ｖｑ）的计算公式，用此公式计算结果表明，最小热载体煤气封面果量很大，在含碳球团全部用碳还原时，含碳球团竖炉一铁浴炉熔融还原流程的煤耗和氧耗都很高，不经济，在实验室研究时，含碳球团的还原速度很快，但由于Ｖｑ很大，这一优点在竖炉内难以实现。     

含碳球团-铁浴熔融还原炼铁法与COREX法的能耗比较

通过计算机模拟计算,研究了含碳球团高温快速预还原＋铁浴终还原炼铁法、含碳球团竖炉预还原＋铁浴终还原炼铁法和含碳球团铁浴一步炼铁法这３种工艺流程的能耗,并与ＣＯＲＥＸ法进行比较。结果表明：含碳球团＋铁浴终还原炼铁法比ＣＯＲＥＸ法的耗煤量和耗氧量低。另外,还介绍了高含碳球团的优点,认为高含碳球团有一定的应用前景     

转底炉工艺系统基本化学反应的热力学分析

转底炉工艺是直接还原中煤基还原的一种,其内部的热力学反应主要包括含碳球团的自还原反应、含碳球团与氧化性气体间的氧化反应、含碳球团的脱碳反应、含碳球团排出气体的燃烧反应及喷吹焦炉煤气对直接还原的影响等5个部分。对转底炉内部温度、气氛、配煤比的控制,是转底炉直接还原工艺的关键。     

含碳球团还原技术研究现状

分析了含碳球团还原的特点,对含碳球团各种还原工艺进行了比较,提出了含碳球团还原技术的发展方向。     

气基竖炉直接还原数值模拟分析

针对气基竖炉直接还原过程无法直接观察还原反应运行程度的难点,基于三界面未反应核模型,在忽略模型球团内部温度及假设球团还原反应的热效应完全发生在固相的条件下,建立了气基竖炉直接还原模型,对铁氧化物价态转变进行了数值模拟和验证。结果表明,由于所建立的气固模型包含3个界面,随着铁氧化物的逐级还原,每个界面的反应半径最终趋于0,而还原反应速率随着竖炉深度的增加呈现出先升高后降低的趋势。球团在竖炉内下降到3 m深度时,出现半径为15 mm的FeO反应界面,此时球团还原率约为28%。随着球团继续在竖炉内下行约2 m到达5 m的深度时,Fe₃O₄的界面半径减小为0,此时铁氧化物完全转变成了浮氏体形态,球团还原率约为34%。通过改变不同的工艺参数进行模拟可以发现,还原球团金属化率和还原率随着气体温度的升高而增大。当气体温度以50℃、还原气体流量以5 040 m³/h梯度增大时,其对应的球团金属化率分别增大8%和4%左右。相比之下,球团金属化率受下料速度的影响远超过气体温度和还原气体流量,具体表现为,当下料速度增大0.02 t/h时,金属...     

煤制气直接还原铁两段串联流程估算

为了降低直接还原铁能耗,根据试验数据研究了煤制气直接还原铁两段串联流程。串联流程中第一段竖炉用煤制气粗煤气余热和含碳球团冶炼直接还原铁,含碳球团以焦粉、半焦粉或无烟煤粉为还原剂,铁精矿、无机黏结剂混合后加压制作,电炉熔化直接还原、脱硫和生产水渣。串联流程中第二段竖炉以第一段净化后的炉顶煤气为第二段直接还原铁还原气,以氧化球团为原料。结果表明,煤制气直接还原铁两段串联流程估算能耗为394.8kg/t;与铁水比可比能耗为487.8kg/t,比高炉低41.2kg/t,生产过程中产生的污染物和温室气体排放低于高炉,接近天然气直接还原铁。     

竖炉型含碳球团有机粘结剂的选择与应用

对竖炉型含碳球团有机粘结剂进行了选择研究，对其冶金性能进行了比较，并提出了几种适用于竖炉型含碳球团的有机粘结剂。     

我国熔融还原技术的研究与开发

本文介绍我国近十年来的榕还原技术研究开发情况，主要包括铁浴造气和铁浴熔融还原、含碳球团竖炉预还原、流态化预还原、竖炉终还原、小型联动试验、半工业试验、炼铁合金和不锈钢母液、软科学研究、发表论文和人才培养等简况。     

块状铁矿石竖炉磁化焙烧的工艺优化

竖炉磁化焙烧是处理难选红铁矿较有效的方法。通过对弱磁块矿竖炉磁化焙烧的试验研究,提出了更加科学、高效的竖炉磁化焙烧理论,在现有鞍山式竖炉的基础上,通过高效控制铁矿石竖炉磁化焙烧还原气氛,对竖炉磁化焙烧工艺进行了优化。结果表明：还原气体H2体积分数提高到12%±1%,同时降低CO体积分数,提高块矿焙烧还原温度,可获得最佳的磁化焙烧效果;通过独立设置铁矿石磁化焙烧还原煤气系统与加热煤气系统,可实现还原煤气的成分、流量、压力灵活调节;通过减少还原煤气总量,将矿石还原煤气量降低至1400～1600m3/h,降低竖炉的生产成本;通过独立的还原煤气系统,提高还原煤气中焦炉煤气比例,将H2体积分数控制在12%±1%,矿石磁化率控制在2.33左右,降低了竖炉磁化焙烧煤气消耗,提高矿石磁化焙烧质量;为保证还原煤气降低用量后的压力和喷出的均匀性,将还原煤气喷出塔的出口面积缩小50%,使矿石能够充分、均匀地完成还原。     

煤制气-竖炉生产直接还原铁浅析

以国内磁选铁精矿为原料制备的氧化球团综合性能良好,可作为竖炉直接还原用氧化球团。国内适合于煤气化的褐煤和低变质烟煤资源储量较大,占煤炭资源总量的50%以上,可以满足煤化工发展的需求。综合煤种需求、生产能力、煤气品质以及能耗指标,选取适宜的煤气化工艺,形成以煤制合成气为还原剂,以竖炉为反应器的煤制气-竖炉直接还原炼铁新工艺,是煤资源丰富而天然气匮乏的中国发展直接还原铁生产、实现低碳高效炼铁的有效途径。     

焦炉煤气竖炉法生产DRI的煤气用量及利用率

根据中国资源特点及国内焦炉煤气利用不合理的现状,认为部分地区发展中小型焦炉煤气-气基竖炉工艺生产高品质直接还原铁在技术上是可行的。将焦炉煤气应用于MIDREX竖炉工艺,基于理论计算,探讨焦炉煤气-MIDREX竖炉生产DRI的煤气用量以及煤气利用率,为中国气基竖炉工艺的发展提供工艺参数。结果表明,焦炉煤气经重整后所得还原气体的H_2和CO体积分数比值为2.18,每生产1tDRI需要消耗焦炉煤气599.70m3。当向竖炉通入1 800m~3/t的还原气体时,竖炉内H_2、CO的利用率分别为32.14%和36.14%,还原气综合利用率为33.61%。     

煤粉含碳球团炼铁半工业试验

作者提出一种以非焦煤和含煤球团为原料,用煤粉化铁炉连续生产铁水的方法。该工艺由煤粉,空气在前炉中旋转燃烧供热,燃烧产生的高温煤气经过火道进入竖炉,逆流预热预还原冷固结含煤球团,预还原后的球团在竖炉下部和火道中熔化,过热并进行终还原,最后流入前炉完成渣—铁分离。在已完成的半工业试验中,冶炼耗煤量为916 kg/t铁水,耗电量为80 kwh/t铁水,生产率为6 t铁水/(m~3·d)。本工艺可发展成一种只用非焦煤和铁精矿粉生产铁水的生产工艺。     

基于遗传算法DRI竖炉内流场的影响因素

 气基直接还原铁（DRI）竖炉内的气流分布对DRI生产过程有着重要影响。利用分析软件ANSYS对直接还原铁竖炉内还原气气流分布规律及其影响因素进行研究。模拟分析中将球团矿简化为多孔介质,通过试验测得的惯性阻力系数和黏性阻力系数作为模拟过程的一个基础输入参数。将计算结果通过神经网络找到相互的映射关系,得到气基竖炉部分工艺参数与炉内压强、过渡段串流情况的关系。通过遗传算法优化,得出竖炉内理想气流分布时的状态影响因素。研究结果显示,炉内气流分布状况与状态影响因素有直接关系,并得出影响竖炉内合理流场的主要状态影响因素为炉顶压强和冷却气出口压强。     

气基竖炉直接还原炼铁流程重构优化

直接还原铁比较纯净、成分稳定,是电炉炼钢的优质原料。中国焦化行业产生大量焦炉煤气,适宜发展以焦炉煤气为还原气的竖炉直接还原炼铁流程,现有工艺主要有Midrex工艺和HYL-ZR工艺。为了解决Midrex工艺和HYL-ZR工艺所存在的问题,通过流程功能分析,提出气基竖炉直接还原重构优化流程,主要工序包括焦炉煤气压缩、TSA预处理、PSA脱碳、PSA提纯CH₄、富氢气加热、竖炉直接还原炼铁等。该流程不仅净化焦炉煤气,而且可分离CH₄,使还原气中H₂与CO的比例达到8,并省去CH₄重整环节,提高炉内直接还原效率。该流程前端与焦化工序连接,后端与电弧炉连接,不仅有利于钢铁联合企业资源优化配置,而且可以生产天然气,提高能源利用效率。     

球团竖炉的利用系数研究

利用过程集成的方法,对球团竖炉的干燥带进行了热量和质量衡算,根据球团竖炉利用系数的定义,考虑了影响球团竖炉利用系数的关键因素,建立了球团竖炉利用系数与竖炉结构及操作参数的定量关系式,得到球团竖炉利用系数与干燥床与焙烧带的面积比以及冷、热风与球团矿的热流比呈正比,导风墙与干燥床面积比与冷却风与球团矿的热流比之比至少为0．1624,球团矿的粉化是影响竖炉内气体流动的关键因素。     

用甲醇生产直接还原铁的可行性探讨

钢铁工业的调整离不开电炉炼钢的发展,而直接还原铁又是电炉炼钢发展的关键,气基竖炉生产直接还原铁在中国是短板,缺乏煤制气-竖炉技术和天然气资源。提出了一项新的还原工艺"一种利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备及工艺",阐述了甲醇在新工艺中所体现的优点,并从使用国内煤制甲醇和进口甲醇两方面分析了甲醇作为还原剂的可行性。分析认为,从未来的发展趋势看,用甲醇生产直接还原铁的新工艺具有环保、节能、流程短等明显优势,不需要煤制气-竖炉复杂的衔接工艺,解决了还原剂的来源问题,是值得推广和发展的新思路。