CaO对高钙烟煤熔融特性的影响

 通过在高钙烟煤的煤灰中添加不同含量的CaO,用于研究高钙烟煤的熔融特性变化情况和不同CaO含量下煤灰的熔融特性温度的变化情况。并且通过FactSage热力学软件对不同成分的合成灰进行模拟计算,用于对试验结果的佐证。研究结果表明,随着CaO添加量（质量分数）的增加,煤灰的熔融特性温度的整体趋势是先降低而后逐渐增加的。通过不同温度下灰中的矿物组成可以看出,添加一定量的CaO后,会使得高钙煤灰形成一种低温共熔体,从而使得灰熔点达到最低值。随着CaO添加量的继续增大,煤灰中钙硅石以及单晶氧化钙等高熔点矿物出现,煤灰熔点开始逐渐增加。并且从FactSage软件计算出的液相线温度结果和相图结果可以看出,其变化的趋势和熔融特性温度变化的趋势一致。     

粉煤灰碳热氯化机制的界面反应

采用碳热氯化工艺从粉煤灰中提取铝、铁和硅并制备高值氯化产品,研究了氯化温度、氯化时间、炭种类、焦炭量、原料粒度的变化对粉煤灰碳热氯化过程的影响,分析了粉煤灰碳热氯化机制可能发生的四种界面反应情况。结果表明：氯化温度对粉煤灰氯化过程的影响较大,温度越高,粉煤灰中铝、铁和硅的氯化效果越好;粉煤灰中铝、铁和硅的氯化速度前期较快,30 min后氯化率增长缓慢;不同类型的炭对粉煤灰中铝、铁和硅的氯化率影响也较大,活性炭的氯化效果最好;随着焦炭量的增大,铝、铁和硅的氯化率逐渐提高,焦炭量增加至30%后,氯化率变化不大;粉煤灰和焦炭的粒度越细,粉煤灰的氯化效果越好;粉煤灰碳热氯化可能发生四种界面反应情况,第一种需要炭表面有足够的反应活性位点,同时炭活性位点距氧化物的间距要小于催化产生的活性氯原子消失殆尽的距离;第二种需要氧化物与炭接触,且炭表面没有可产生气态氯原子的活性位点;第三种需要炭上没有活性位点,且氧化物与炭的间距小于某极限距离;第四种需要Al₂O₃、Fe₂O₃或SiO₂颗粒与炭的距离...     

灰成分及光学组织对焦炭热性能的影响

根据唐钢现有配煤方案为基准,选取其中有代表性的焦炭为研究对象,研究灰成分及光学组织对焦炭热性能的影响。研究结果表明,焦炭灰成分变化对矿物质催化指数影响较大,焦炭的反应性随MCI(矿物质催化指数)的增加呈升高趋势,而焦炭的反应后强度随MCI的增加而降低;焦炭光学组织与各向异性指数的关系密切,焦炭的反应性随OTI(光学各向异性指数)的增加呈降低趋势,而焦炭的反应后强度随OTI的增加而升高。合理控制焦炭灰成分和光学组织的工艺参数对改善高炉内焦炭反应性和反应后强度有重要意义。     

炼铁过程富氧及混煤对燃料燃烧性能的影响

 高炉喷吹用燃料的燃烧性能对于高炉冶炼过程来说是非常重要的,使用燃烧性能较好的高炉喷吹燃料更有利于提高煤比、降低焦比,从而降低高炉冶炼成本。为响应节能减排政策,对一些钢铁企业采取了煤粉的限制采购和使用等措施,使得兰炭成为高炉喷吹用燃料的有效替代品。通过工业分析、元素分析和热重分析试验比较了烟煤、无烟煤和兰炭3种高炉喷吹燃料的差异,并研究了不同混合方案以及不同富氧率条件下兰炭燃烧性能的变化。研究结果表明,燃料的综合燃烧特性与其初始燃烧温度、最终燃烧温度和燃烧反应时间均有一定的相关性。3种燃料中,烟煤的综合燃烧特性最好,无烟煤次之,兰炭的综合燃烧特性最弱。为了提高兰炭的燃烧特性,对兰炭和烟煤进行混合燃烧试验,发现随着混合燃料中烟煤含量的增加,混合燃料的综合燃烧特性参数呈现出逐渐增加的趋势,并且在兰炭和烟煤的混合燃烧试验中发现存在协同效应。在研究富氧率对兰炭燃烧性能影响时发现,随着富氧率的增加,兰炭的燃烧性也呈现出逐渐增加的趋势,但是增加的幅度较小。当富氧率由0增加至20%时,兰炭的综合燃烧特性参数从4.53×10-14增加至6.05×10-14 min-2·℃-3。综上所述,烟煤的添加以及富氧率的提高均对兰炭的燃烧性能有明显的改善效果。     

高钙烟煤主要特性及高炉喷吹工艺性能综合评价

为了拓展用煤资源，钢铁企业正在挖掘高钙烟煤在高炉喷吹领域的应用潜力。以神东矿区27个成品销售煤种为主要研究对象，1种高炉喷吹常用烟煤和3种高炉喷吹常用无烟煤作为对比，采用国标进行检测，并结合描述性统计方法对比研究了神东高钙烟煤与高炉喷吹常用烟煤、无烟煤在煤质特性和高炉喷吹工艺性能指标两方面的优势和劣势。研究结果表明，与高炉喷吹常用烟煤28-山西烟煤相比，神东高钙烟煤具有低灰、高碳、高碳氢比(w(C)/w(H))、低氮、低硫、高热值、高钙以及高硅铝比的煤质特性，部分神东高钙烟煤还具有超低硫煤和特低硫煤特点；除1号煤、7号煤和22号煤灰分过高外，其余24种神东高钙烟煤均可用于高炉喷吹。此外，在高炉喷吹工艺性能指标方面，神东高钙烟煤的可磨性指数、着火点温度、爆炸性以及流动性指数和喷流性指数优于或接近高炉喷吹常用28-山西烟煤；但是神东高钙烟煤的灰熔点软化温度偏低，处于平均值1 147℃附近，通过优化配煤可以规避神东高钙烟煤灰熔点低的劣势，为神东高钙烟煤在高炉喷吹环节的合理高效应用提供保障。     

富氢对块状带低钛球团矿还原的影响研究

在高炉喷吹煤造气冶炼条件下,研究在低温区块状带不同H2含量和不同温度对矿石还原情况的影响。试验结果表明:当还原温度为900℃时,还原速率随着H2含量的增加而逐渐变大,当还原气氛一定时,还原速率随着还原温度的增加而逐渐变大;还原后的球团主要物相是单质铁,并含有少量的镁钛铁矿(Mg,Fe)(Fe,Ti)O3、镁铝尖晶石(Mg Al2O4)和镁橄榄石(Mg2Si O4);随着还原温度的增加,镁钛铁矿(Mg,Fe)(Fe,Ti)O3首先开始消失,镁铝尖晶石(Mg Al2O4)和镁橄榄石(Mg2Si O4)逐渐减少,并且随着还原温度的增加,H2的还原能力显著加强,铁矿石失氧速率增加,生成的金属铁发生聚集,导致球团内部留下小细孔。     

低钛烧结工艺参数对炉料软熔性能的影响

为更加全面地指导高炉生产,并确定宣钢低钛烧结矿适合的烧结参数。利用荷重软化试验装置研究了低钛烧结矿的碱度、Mg O含量、Si O_2含量及烧结混合料的配碳量、含水量对炉料荷重软化性能的影响。结果表明:在现有的烧结参数下,混合料的配碳量对炉料软化温度影响不明显。随着碱度的升高,低钛烧结矿的软化温度升高,当R=2.10时炉料的软化温度达到最大值;当R2.10以后,软化温度不增反降。所以在一定碱度范围内存在一个荷重软化性能最优的碱度最佳值。随着Mg O含量的增加,软化温度区间变窄,压差降低,透气性增强,软熔带下移;从这点来讲,增加入炉原料的Mg O含量对宣钢高炉顺行是有利的。随Si O_2含量的升高,荷重软化性能变差,所以可适当降低入炉原料的Si O_2含量来改善低钛烧结矿的荷重软化性能。随混合料中含水量的升高,T_(10%)、T_(40%)呈升高趋势,ΔT也呈升高趋势。     

粉煤灰制备高耗氯产品主反应装置能质平衡模型

探索开发新的粉煤灰有价组元高附加值提取工艺对提高大宗固废粉煤灰的资源利用效率具有现实意义。本文首先基于氯化冶金原理提出采用喷吹竖炉工艺结合精馏提纯技术,以粉煤灰与工业副产氯气为主要原料制备高耗氯产品的技术解决方案,兼顾“以废治废”。然后构建了喷吹竖炉工艺主反应装置的能质平衡模型,通过数值计算分析了经济技术指标,评估了工艺的可行性。计算结果表明,每小时处理695 kg粉煤灰可以生产具有高附加值的AlCl₃、FeCl₃及SiCl₄的理论产量分别为498.78、94.86和935.55 kg;同时消耗焦炭280.47 kg,工业副产氯气1593.74 kg,载气空气182.07 kg;提高工业副产氯气的预热温度可以减少焦炭消耗量,优化生产成本;炉气带走热量占主反应装置热量支出的74.78%,与粉煤灰中各氧化物的氯化率呈正相关;精馏提纯后的高热值炉气结合烟气炉等余热回收设备可以实现循环利用。研究内容和结果可为后续工艺仿真模拟和优化操作参数提供理论基础和数据支撑。     

碳热氯化过程中氯化剂在SiO2(101)面吸附反应模拟

粉煤灰中有价元素提取是实现粉煤灰高值化资源的有效途径。氯化法因处理速率快、产物分离操作简单、处理过程渣减量化程度大等优点而受到研究者重视,但粉煤灰中SiO2含量大,且氯化速度较其它氧化物小,影响到氯化法在粉煤灰处理中的应用。本研究采用基于第一性原理的从头计算方法,对Cl原子、Cl2和COCl化合物与C原子在β-SiO2（101）面的协同吸附行为进行了分析。分析结果表明,在无C原子存在下,Cl原子和COCl化合物可与β-SiO2（101）面发生化学吸附,而Cl2与β-SiO2（101）面的吸附键类型与其吸附方法有关。经过吸附能计算结果可知,该情况下氯化剂在β-SiO2（101）面的化学吸附趋势为Cl原子 > COCl化合物 > Cl2,Cl原子吸附于β-SiO2（101）面的吸附能为-4.80 eV。在C原子存在下,上述三种氯化剂在β-SiO2（101）面的吸附能不仅与氯化剂吸附方式有关,还与C原子出现位点有关。总体而言,该情况下氯化剂在β-SiO2（101）面的化学吸附趋势为Cl原子 > COCl化合物 > Cl2,当C原子出现在OA位置时,Cl原子在β-SiO2（101）面的吸附能最小,为-9.74 eV。其电子分布和态密度分析结果表明,C原子和Cl原子在β-SiO2（101）面的协同吸附作用,有利于电子向Cl原子转移,同时促使β-SiO2（101）面整体稳定性下降,有助于后续晶面吸附结构的解离或氯化剂的吸附。     

热解制备芦竹半焦基础性能分析

为了研究低温热解炭化后芦竹半焦的基础性能,利用中温管式炉,选取4个热解温度(350、450、550和650 ℃)制备芦竹半焦,研究了芦竹失重率、化学组成、微观形貌、燃烧性和反应性的变化。研究发现,热解炭化后的芦竹半焦挥发分大幅降低,固定碳含量大幅增加,形成了较发达的孔隙结构,半焦的燃烧性和反应性也随着热解温度和热解时间的变化而改变,350～450 ℃是热解的剧烈反应区间,挥发分大量逸出;热解温度大于450 ℃后,芦竹失重率、微观形貌、燃烧性和反应性变化不大。