转底炉工艺
2010-02-07
转底炉直接还原综合利用我国铁矿资源及新工艺的研究段东平博士炼铁.新工艺.直接还原.转底炉.珠铁.转底炉.还原工业.含碳球团.分解转化；钢铁冶金北京科技大学; 该文综合国内外有关转底炉直接还原及其相关研究文献,分析论述了转底炉的技术起源、工艺特点、流程发展及其优劣对比,比较了中国直接还原工业的现状和差距,由此确定了该课题的研究方向和任务.针对含碳球团还原产品中硫含量普遍偏高而原因不明的现象,该文还借鉴高温法定硫原理,首次揭示了硫在含碳球团还原过程中的分解转化行为.研究表明,在900～1300℃和球团中CaS大于1.0的情况下,原料带入的硫有88～95﹪仍然保留在金属化球团中.无烟煤的可燃硫比烟煤的可燃硫挥发要多,其中硫化物硫、有机硫、单质硫的挥发率依次提高.CaO含量对产品硫含量及其赋存状态有显著影响.在试验研究的基础上,文中对含碳球团还原过程的硫分配规律、以及相应的环保优势进行了推导计算和理论分析.借鉴Reichardt区域热平衡分析计算原理,作者提出并建立了基于转底炉直接还原的区域热平衡图解,从理论的角度分析了转底炉热效率和热平衡的关系及其三种生产模式,并在生产实践中加以运用、达到了预期的效果.作者结合含碳球团还原试验及其硫的转化行为研究结果、区域热平衡分析结论,解决了转底炉工艺设计中的含碳球团成球方式、产品冷却、烟气处理问题以及如何提高转底炉热效率的问题.日前,中国自行设计的10万吨级转底炉生产线已经投入运转.根据中国铁矿资源和能源结构的现状,该文提出了采取先还原、后分离筛分、磁分、熔分的转底炉直接还原新工艺路线,认为这是一条在技术上和经济上都可行的、适于处理普通品位铁精矿和难选赤铁矿的炼铁新途径.
转底炉煤基热风熔融炼铁工艺的基础性研究徐萌博士炼铁工艺；热风熔融；高温还原；转底炉；钢铁冶金北京科技大学; 转底炉煤基热风熔融炼铁工艺，是20世纪九十年代末由北京科技大学冶金学院冶金喷枪研究中心在转底炉直接还原基础上开发的新炼铁工艺该工艺以矿粉煤粉复合含碳球团为原料，在1350～1450℃的温度下，使得球团快速还原，经渣铁熔分，得到形似珠状、成分如生铁、不含脉石的产品，称为珠铁，而不同于一般的金属化球团本文主要为该工艺的基础研究，目的是充分地掌握含碳球团还原熔分的特点、机理以及所需要的一般性条件因此利用高温电阻炉对转底炉内含碳球团还原、熔分行为进行了热态模拟，并且对含碳球团还原、熔分过程中硫的分配、硫的行为及如何控制或者降低珠铁中的硫含量进行了实验研究然后又将研究对象扩展到普通铁矿粉之外的特殊铁矿，特别是对钒钛磁铁矿、钛精矿复合含碳球团的还原熔分行为进行了探索性的研究，既扩大了转底炉煤基热风熔融炼铁工艺对矿的适用范围，又为钛资源利用开辟了新的方法在确定含碳球团还原熔分的基本参数后，针对工业转底炉原型，利用CFX软件，耦合湍流、燃烧和辐射模型，对转底炉炉内湍流流动、燃烧和传热进行了数值模拟研究，得到了炉膛内温度场和流场的分布本研究的主要创新点表现在1对转底炉煤基热风熔融炼铁工艺进行了高温热态模拟，研究了含碳球团的还原熔分的行为以及还原熔分过程中的硫行为及硫控制2提出了通过转底炉利用钛资源的两条路线，并通过实验证实了这两条路线的技术可行性一是以钒钛磁铁精矿为主要原料，以Na2SO4为熔剂，经过还原熔分后得到铁和品位约50％的含钛渣，二是以钛精矿为原料，以Na2SO4和Li2CO3为复合熔剂，经过还原熔分和磁选后得到当量直径3～8毫米的粒铁和品位约75％的含钛渣3根据热态模拟实验的结果，对转底炉内燃烧、传热、流动现象进行了数值模拟，得到了转底炉料面层的温度场和流场的分布，为工程化设计提供参考和依据
含锰贫铁矿综合利用及转底炉内燃烧过程数值模拟的研究唐惠庆博士锰铁矿贫矿；直接还原；磁选；二氧化锰；稀土氧化物；转底炉；数学模型；冶金物理化学北京大学医学院北京科技大学; 该文针对湖南省兰山县内的含锰贫铁矿提出一条新的综合利用流程.全文包括三大部分含锰贫铁矿流程的综合利用,稀土氧化物对MnO<,2>碳热还原的催化,转底炉燃烧场的数学物理模拟.热力学,动力学理论计算证明了直接还原+磁选新流程的可行性.实验表明球团的各咱强度都能满足的转底炉的生产要求.优化的还原条件还原温度1423K,配碳过量15%,还原时间15min时,铁可以达到95%的金属化率.原矿经过直接还原后,按照粒度分级和干式磁选方法,可以使富集后铁的品位达到电炉对直接富集后铁的要求.添加5%CaO后,对提高直接还原铁的品位和产量都有效果.高场强的湿式磁选对富集锰有利.实验研究了稀土氧化物对二氧化锰直接还原的催化作用轻稀土氧化物对二氧化锰盾接还原有催化作用,在实验范围内,以La<,2>O<,3>3%的催化效果明显.SEM和量论推导认为稀土氧化物对MnO<,2>直接还原催化的实质是对内配碳气化反应的催化.利用PHOENICS对转底炉内燃烧过程进行了数值模拟,模拟得到了热态气相场料层面的炉气的流动主要沿圆周方向流向烟道,越靠近烟道出口,炉气的切向速度也越大.在出料口炉气流动形成一个回流区.模拟得到了料层面的低温区的分布,模拟结果得到了料层面燃料与空气混合的详细信息.
转底炉煤基热风熔融炼铁工艺的基础性研究徐萌博士炼铁工艺；热风熔融；高温还原；转底炉；钢铁冶金北京科技大学; 转底炉煤基热风熔融炼铁工艺，是20世纪九十年代末由北京科技大学冶金学院冶金喷枪研究中心在转底炉直接还原基础上开发的新炼铁工艺该工艺以矿粉煤粉复合含碳球团为原料，在1350～1450℃的温度下，使得球团快速还原，经渣铁熔分，得到形似珠状、成分如生铁、不含脉石的产品，称为珠铁，而不同于一般的金属化球团本文主要为该工艺的基础研究，目的是充分地掌握含碳球团还原熔分的特点、机理以及所需要的一般性条件因此利用高温电阻炉对转底炉内含碳球团还原、熔分行为进行了热态模拟，并且对含碳球团还原、熔分过程中硫的分配、硫的行为及如何控制或者降低珠铁中的硫含量进行了实验研究然后又将研究对象扩展到普通铁矿粉之外的特殊铁矿，特别是对钒钛磁铁矿、钛精矿复合含碳球团的还原熔分行为进行了探索性的研究，既扩大了转底炉煤基热风熔融炼铁工艺对矿的适用范围，又为钛资源利用开辟了新的方法在确定含碳球团还原熔分的基本参数后，针对工业转底炉原型，利用CFX软件，耦合湍流、燃烧和辐射模型，对转底炉炉内湍流流动、燃烧和传热进行了数值模拟研究，得到了炉膛内温度场和流场的分布本研究的主要创新点表现在1对转底炉煤基热风熔融炼铁工艺进行了高温热态模拟，研究了含碳球团的还原熔分的行为以及还原熔分过程中的硫行为及硫控制2提出了通过转底炉利用钛资源的两条路线，并通过实验证实了这两条路线的技术可行性一是以钒钛磁铁精矿为主要原料，以Na2SO4为熔剂，经过还原熔分后得到铁和品位约50％的含钛渣，二是以钛精矿为原料，以Na2SO4和Li2CO3为复合熔剂，经过还原熔分和磁选后得到当量直径3～8毫米的粒铁和品位约75％的含钛渣3根据热态模拟实验的结果，对转底炉内燃烧、传热、流动现象进行了数值模拟，得到了转底炉料面层的温度场和流场的分布，为工程化设计提供参考和依据
含锰贫铁矿综合利用及转底炉内燃烧过程数值模拟的研究唐惠庆博士锰铁矿贫矿；直接还原；磁选；二氧化锰；稀土氧化物；转底炉；数学模型；冶金物理化学北京大学医学院北京科技大学; 该文针对湖南省兰山县内的含锰贫铁矿提出一条新的综合利用流程.全文包括三大部分含锰贫铁矿流程的综合利用,稀土氧化物对MnO<,2>碳热还原的催化,转底炉燃烧场的数学物理模拟.热力学,动力学理论计算证明了直接还原+磁选新流程的可行性.实验表明球团的各咱强度都能满足的转底炉的生产要求.优化的还原条件还原温度1423K,配碳过量15%,还原时间15min时,铁可以达到95%的金属化率.原矿经过直接还原后,按照粒度分级和干式磁选方法,可以使富集后铁的品位达到电炉对直接富集后铁的要求.添加5%CaO后,对提高直接还原铁的品位和产量都有效果.高场强的湿式磁选对富集锰有利.实验研究了稀土氧化物对二氧化锰直接还原的催化作用轻稀土氧化物对二氧化锰盾接还原有催化作用,在实验范围内,以La<,2>O<,3>3%的催化效果明显.SEM和量论推导认为稀土氧化物对MnO<,2>直接还原催化的实质是对内配碳气化反应的催化.利用PHOENICS对转底炉内燃烧过程进行了数值模拟,模拟得到了热态气相场料层面的炉气的流动主要沿圆周方向流向烟道,越靠近烟道出口,炉气的切向速度也越大.在出料口炉气流动形成一个回流区.模拟得到了料层面的低温区的分布,模拟结果得到了料层面燃料与空气混合的详细信息.
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