铁矿石等温气固还原动力学研究

将未反应核模型拓展应用于烧结矿气相还原,采用四阶龙格库塔法通过编制程序求解混合控制方程.通过数值计算与实验数据的对比,证明烧结矿的气固还原过程和球团矿一样可以用未反应核模型来描述.烧结矿形状不规则,不具有明确的半径,通过与前人研究的比较,本文摒弃了传统处理中的平均半径选取,利用数据分析得到了适用于烧结矿的等效半径,解决了烧结矿应用未反应核模型时的半径选取问题,为铁矿气固还原动力学的研究提供了新的参考.     

支撑板对烧结过程的影响

烧结料层上部荷重是造成烧结过程中燃烧熔融带透气性差的重要因素,而烧结料层透气性是制约我国厚料层烧结技术进一步发展的限制性环节.从减轻烧结料层燃烧熔融带荷重以及改善烧结过程料层透气性的角度出发,通过在烧结料层中安装支架研究不同荷重条件下对铁矿粉烧结行为的影响.烧结杯实验研究表明：安装支撑板后,烧结料层透气性明显改善,烧结矿转鼓强度大于65%;垂直烧结速度显著提高,最高可达28.4 mm·min^-1;成品率波动幅度不大,利用系数从1.89 t·m^-2·h^-1增加到2.31 t·m^-2·h^-1;燃耗有所降低,最大降幅达1.32%.理论分析和实验表明,支撑板对减轻烧结熔融带上部荷重,提高料层透气性,以及改善燃耗和烧结矿质量具有重要意义.     

冷固结球团用地聚合物黏结剂制备参数优化

 针对目前广泛使用的冷固结球团黏结剂高温下失效的缺点,提出使用地聚合物体系材料作为黏结剂,以保证球团的高温性能。首先使用化学分析、X射线衍射分析、红外光谱等方法对地聚合物黏结剂原料性能进行分析;随后制备偏高岭土-水玻璃地聚合物体系黏结剂并进行冷固结压块,分别研究黏结剂制备过程中参数养护温度、养护时间、n（H2O）/n（Na2O）、n（Na2O）/n（SiO2）和n（SiO2）/n（Al2O3）对球团冷态抗压强度的影响,得出此黏结剂制备最佳参数;最后探讨了地聚合物黏结剂球团高温强度演变规律。结果表明,将最优条件下制备的黏结剂应用于冷固结球团,强度可达402.3 N/个 ,满足生产要求;在惰性气氛下,地聚合物黏结剂压块强度随温度升高而升高,且高温下强度增加幅度变大,这表明地聚合物黏结剂在高温下不会失效,且高温有利于黏结剂抗压强度增加。     

大型高炉铜冷却壁渣皮物相组成及性能分析

 高炉铜冷却壁热面形成的渣皮是保障冷却壁寿命的关键。基于高炉中修,针对铜冷却壁热面的渣皮进行实地取样,通过化学成分分析、XRD分析以及SEM EDS分析,并结合FactSage热力学计算及激光法导热分析,对大型高炉铜冷却壁表面形成渣皮的化学成分、微观形貌、高温性能和导热性能进行系统研究,探明了大型高炉铜冷却壁热面渣皮的物相组成和基础性能。结果表明,高炉铜冷却壁渣皮具有明显的分层结构,主要物相为二铝酸钙(CaAl4O7)、硅灰石(Ca2Al2SiO7)和钙长石(CaAl2Si2O8)等;通过FactSage软件计算渣皮熔化温度和黏度,发现沿着渣皮的生长方向,熔化温度降低,流动性降低;并通过传热计算得出合理渣皮厚度条件下的热流强度,从而为高炉生产实践提供理论指导。     

焦粉与兰炭对高炉混煤燃烧特性的影响

 为了探究焦粉、兰炭替代无烟煤进行喷吹对混煤燃烧的影响,使用新型高炉喷煤燃烧模拟试验装置与热重分析设备,研究了焦粉、兰炭以及混煤粒度对混煤燃烧的影响。利用扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)观察了未燃煤粉的外观形貌。研究结果表明,粒度降低对燃烧有促进作用,焦粉用于喷吹的粒度应低于0.074 mm;兰炭替代无烟煤没有明显影响,而焦粉作用明显;当焦粉添加量超过15%时,混煤燃烧性能急剧下降。兰炭与焦粉对混煤燃烧性的影响不同,主要原因是兰炭与焦粉具有不同的化学性能与结构。从混煤燃烧性能的角度考虑,少量焦粉替代无烟煤用于高炉喷吹是可以被接受的。     

氧化钾对高炉渣冶金性能的影响

以某钢铁企业A高炉炉渣主要成分为基准,添加不同含量的氧化钾,配制试验渣系,利用旋转黏度仪研究了氧化钾对高炉渣黏度和熔化性温度的影响,并利用Fact Sage 6.4热力学软件对炉渣初晶温度进行计算分析。结果表明:在试验条件下,炉渣的熔化性温度随着K2O含量的升高呈现先降低后升高的的趋势,炉渣熔化性温度从1 381℃降低到1 362℃,其最大降低幅度在20℃左右,这主要是因为K2O含量的升高导致炉渣初晶相从黄长石相逐渐转变为镁铝尖晶石相;炉渣黏度随K2O含量的增加先升高后降低,但变化幅度不大;通过计算发现炉渣表观活化能基本保持不变,这和炉渣黏度变化幅度较小相一致。     

首钢京唐高炉渣脱硫性能研究

基于首钢京唐高炉的生产情况,对炉渣的脱硫性能进行了研究。通过配制不同成分的合成渣样以及不同硫含量的铁样,进行了炉渣黏度试验和脱硫试验,研究了温度以及不同成分对炉渣脱硫能力的影响。结果表明:高温有利于改善炉渣的脱硫能力;炉渣碱度升高,炉渣的脱硫能力增强;当炉渣Al2O3含量增加时可以适当提高Mg O含量以改善炉渣的脱硫能力。对比了不同硫负荷条件下硫在渣铁间的分配情况,硫负荷越低,铁水中硫含量越低。高炉生产应严格控制入炉硫负荷,使入炉硫量尽可能减少,有利于生产低硫铁水。     

锰矿洗炉对高炉渣的影响及其机理

 利用锰矿洗炉是处理高炉炉缸堆积事故的重要方法之一。对MnO质量分数不同时的炉渣性能及其机理进行研究,应用熔体物性综合测定仪测定含MnO炉渣的黏度及熔化性温度,并提出稳定性指数的概念;使用X射线衍射仪（XRD）分析含MnO炉渣的物相组成;利用拉曼光谱仪研究含MnO炉渣的微观状态。试验结果表明,锰矿洗炉过程中,炉渣中MnO最佳质量分数应为1.5%左右,此种炉渣在1 480 ℃时的黏度为0.25 Pa·s左右,熔化性温度为1 340 ℃左右,稳定性较强,可以满足洗炉要求。锰矿洗炉的机理是炉渣中生成了锰橄榄石类硅酸盐低熔点物质,增大了液态炉渣的过热度;并且随着自由氧离子浓度的增加,其促使复杂硅氧四面体网络结构解聚为简单硅氧四面体结构,炉渣由复杂结构向简单结构发展,从而显著降低炉渣黏度,达到洗炉的目的。     

鞍钢高炉喷煤优化搭配研究

为了优化鞍钢高炉喷吹燃料结构,进行了烟煤和无烟煤的配煤实验.通过研究各实验方案中混煤的基础性能和工艺性能,得出烟煤和无烟煤都不宜单独喷吹;无烟煤的配加能够有效提高混煤的发热值,烟煤中挥发分的析出会促进无烟煤中固定碳燃烧,提高烟煤添加比例可以有效降低混煤着火点,并提高混煤燃烧性能.兼顾发热值和燃烧性能,选择最优化搭配60％金帛湾烟煤+40％阳泉无烟煤和53％金帛湾烟煤+47％张台子无烟煤两种方案进行高炉喷吹,其中前者进行高炉喷吹时的效果要优于后者.     

块矿对高炉炉料冶金性能的影响

通过研究高炉炉料的还原性、低温还原粉化性能和软熔滴落性能,探讨了巴西块矿对高炉炉料冶金性能的影响。结果表明:混合炉料中巴西块矿配比从5%增加到20%,炉料的低温还原粉化性能变差,但还原性能和软熔滴落性能得到改善,还原度指数增加了3.86%,滴落温度升高了40℃;当巴西块矿配比为10%时,软熔滴落性能达到最优,此时炉料的反应性指数最大。同时研究了单种炉料与混合炉料冶金性能的关系,2种炉料的还原性能和低温还原粉化性能具有叠加性,软熔滴落性能不具有叠加性,可通过反应性指数来判断炉料软熔滴落性能的改善情况。