摘要:为了系统地探究某无烟煤用于铁矿烧结的燃烧特性,本文采用TG-DTG和XRD等方法对寺河、成庄无烟煤及其洗末煤、焦粉的燃烧特性和微晶结构进行对比分析,提出采用灰分指数（ρ_Al）用于评价灰分对燃烧性能的影响,并分析固体燃料粒度对寺河、成庄洗末煤和焦粉燃烧特性的影响。试验结果表明,经过洗选后的寺河和成庄洗末煤的着火和燃烧性能明显提高,其灰分指数值显著降低,燃烧特性参数也更接近于焦粉;随着固体燃料粒度的增大,寺河、成庄洗末煤和焦粉的平均燃烧速率降幅分别为22.57%、10.97%和15.53%;成庄洗末煤以混合粒度的配料模式燃烧时稳定性最好,其替代焦粉用于烧结生产更具优势。XRD分析结果表明,相较于寺河洗末煤,成庄洗末煤与焦粉的微晶结构参数更为相近,这与热分析的试验结果相符合。

摘要:为降低烟气中 NO_x 和 SO₂ 的排放质量浓度, 提高固体燃料的燃烧效率, 本文基于某钢铁厂的烧结原料开展 50 kg 级烧结杯试验, 研究向烧结料面喷吹蒸汽条件下喷吹总量、喷吹流量及开始喷吹时间等因素对烧结过程 NO_x 和 SO₂ 排放的影响。结果表明：点火 8 min 后向料面连续喷吹蒸汽 15 min, 当喷吹流量为 0.02 m³/min 时, 烧结烟气中 NO_x 和 SO₂ 排放质量浓度分别降低 11.75%、13.25%, 并且烧结矿的产、质量指标亦有优化。蒸汽的加入有利于固体燃料分子键的断裂, 加速固体燃料挥发分中 HCN 和 NH₃ 的析出进程, 同时增强了烧结料层的局部还原性气氛, 进而促进烧结过程 NO 的异相还原反应, 降低了 NO_x 的排放质量浓度；向料面喷吹蒸汽会使过湿层增厚, 使 SO₂ 在过湿层中逐渐被吸收, 当过湿层消失时, SO₂ 瞬间释放不充分, 从而降低其排放质量浓度, 并且延迟其排放峰值。本文研究的蒸汽喷吹工艺制度有利于烧结生产提质降耗, 可为钢铁企业生产提供参考。

摘要:低硅低碱度烧结可以提高烧结矿铁品位, 但会恶化烧结矿质量。本文以涟钢烧结原料作为研究对象, 从理论和烧结杯试验两方面对低硅低碱度烧结的可行性和下限进行研究。研究结果表明, 烧结液相的生成量受碱度和 SiO₂ 质量分数的影响很大, 且烧结混合料的液相生成量与烧结矿转鼓强度呈线性相关关系; 通过优化配矿, 改变混合料中黏附粉的质量分数和液相生成能力, 可以实现混合料中液相生成总量不变; 理论分析和烧结杯试验均表明, 低 SiO₂ 质量分数烧结可以实现, 但低碱度烧结难以实现, 这是由于低碱度烧结会降低黏附粉的液相生成能力; 低硅烧结可以实现 SiO₂ 质量分数从 5.0% 降低至 4.6%, 提高烧结矿的铁品位 0.62%, 减少熔剂消耗量 8.90 kg/t, 低硅烧结产品的显微结构与基准产品一致, 冶金性能也与基准产品相当。

摘要:针对烧结矿低温还原粉化率传统检测方法时间滞后、过程繁杂、耗时较长等问题，本文以某钢铁厂 400 m² 烧结机烧结矿的性能指标为研究对象，选用 60 组训练集进行因子分析，建立以 Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、FeO 质量分数以及 R、w(MgO)/w(Al₂O₃) 和 w(CaO)/w(TFe) 为自变量，低温还原粉化率为因变量的烧结矿低温还原粉化率预测模型。结果表明：影响烧结矿低温还原粉化率的主要因素是 w(Al₂O₃)、w(SiO₂)、w(FeO)、R 和 w(MgO)/w(Al₂O₃)；优化后预测模型为 YRDI = 1.137w(FeO) + 5.56w(SiO₂) + 26.44R - 20.19w(MgO)/w(Al₂O₃) - 6.07w(Al₂O₃)；模型的 R²为 99.90%，具有较高的精确度，能够快速预测烧结矿的低温还原粉化率，并能在生产中改善烧结矿质量。本文建立的预测模型可为现场烧结生产提供理论指导和技术支持。

摘要:为开发利用储量丰富、价格低廉的红土镍矿，本文在不提高总配碳量的条件下，通过改变上下料层混合料中固体燃料的占比，进行红土镍矿双层配碳烧结试验，研究新工艺的烧结性能及其对混合料制粒性能的影响，并分析烧结烟气中污染物的变化规律。结果表明：双层配碳烧结可使上下料层热量分布更均匀，降低下料层的过熔现象，改善制粒效果，增强烧结过程料层透气性，使无烟煤燃烧更加充分，并大幅提高烧结性能；与基准试验相比，两组试验烧结矿的成品率分别提高 7.99% 和 10.40%，转鼓强度分别提高 6.77% 和 5.34%，利用系数分别提高 0.29、0.20 t/(m²·h)，固体燃料消耗分别降低 15.80、22.59 kg/t，烧结矿性能均有大幅度提高；双层配碳烧结有助于减少污染物排放，其中 NO_x 和 SO₂ 排放量均减少 31.14% 和 61.35%，有利于环境保护。

摘要:随着进口矿粉的限制条件趋紧以及价格上涨，国内矿粉对粗钢产量的贡献率逐年提高，而针对我国攀西地区丰富的钒钛磁铁矿资源的高效开发利用受到钢铁企业的关注。本文以软化温度、半球温度、流动温度和软化区间等熔融特性指标值来近似描述矿粉的液相形成和流动特征，并采用自主研发的微型烧结和矿粉熔融特性测定装置，在约束 SiO₂ 质量分数和碱度(二元碱度为2.0)的条件下，进行混合钒钛矿粉与4种进口矿的熔融特性指标检测，并采用相图分析和互配试验比较钒钛矿粉与进口矿粉的熔融特性。结果表明：不同种类铁矿粉的熔融特性指标各异，黑谷田、瑞禾和百草粉3种钒钛矿粉的软化温度均不高于1350 ℃，半球温度、流动温度均不高于1410、1490 ℃，较有利于低温烧结生产；由15%黑谷田粉+55%瑞禾粉+30%百草粉配制成的混合钒钛矿粉的软化温度、半球温度、流动温度、软化区间分别为1332.5、1382.5、1470.5、138 ℃；澳矿1、2配入对钒钛混合粉的熔融特性有利；当智利矿粉配比超过20%或巴西矿粉超过50%时，混合矿粉的液相生成困难、流动性变差，对烧结矿质量带来负面影响。将一种固定的混合钒钛矿粉与进口矿搭配使用后，混合矿粉的熔融特性能量性互补，并呈现叠加性。

摘要:针对目前冶金行业转底炉工艺中圆筒冷却机无法回收球团显热的问题，本文提出采用在循环流化床锅炉中广泛应用的滚筒冷却机来冷却球团的新方案，并据此建立滚筒冷却机的传热模型，通过计算得到球团终温与冷却水出口温度及冷却机的表观传热系数。结果表明：球团的终温随滚筒转速的升高而降低，随球团流量和冷却水入口温度的升高而升高；冷却水出口温度随金属化球团流量和冷却水入口温度的增大而增大；冷却机的表观传热系数随滚筒转速、球团流量和冷却水入口温度的增大而增大，随冷却水流量的增大而减小。本文引入滚筒冷却机将球团的温度从 1100 ℃降低至 70 ℃，同时避免球团内部的氧化问题，符合高温球团的冷却要求，证明了将滚筒冷却机用于转底炉工艺的可行性。

摘要:膨润土特殊的层状结构与黏土特性使其成为球团矿生产的主要黏结剂，但是其主要化学成分为 SiO₂ 和 Al₂O₃，所以向球团中添加膨润土相当于加入了酸性脉石矿物，会降低成品球的铁品位，增加生铁冶炼的成本，因此，在球团生产中应尽量降低膨润土的用量。为此，本文采用复合膨润土进行实验室小型试验和工业应用试验，分析不同种类膨润土对球团性能影响。结果表明：与常规膨润土相比，配加复合膨润土能够有效提高生球、预热球及成品球性能，其中生球落下强度从 2.4 次/(0.5 m) 提高到 4.3 次/(0.5 m)，爆裂温度从 360 ℃上升到 500 ℃以上，成品球抗压强度的提升最为明显，从 3480 N/P 增加到 3774 N/P；复合膨润土的配比要比常规膨润土低 1.0% 左右，经济效益显著。

摘要:为了进一步探明球团焙烧过程中料层内部的热质传输特征以及反应进程，本文基于质量与热量传输定律，建立包括静止料层和滚动料层的热质传输模型，并对料层中发生的水分蒸发、磁铁矿与硫的氧化、结晶水及碳酸盐的分解、固定碳燃烧等物理化学现象分别建立动力学模型。结果表明：利用嵌入了反应动力学模型的静料层热质传输模型可以较好地模拟链箅机、环冷机和带式焙烧机等静料层的焙烧过程，利用嵌入了反应动力学模型、物料运动和燃烧模型的回转窑一维传热模型可以较真实地模拟回转窑内滚动料层的传热过程。

摘要:依据含水率进行洒水是抑制煤炭转运过程中扬尘的一种有效方式，但是目前皮带机物料含水率监测系统无法识别皮带振动引起的异常点，导致预测模型无法满足精度和范围要求。因此，本文提出一种基于机器学习的动态场景下含水率监测系统方案，利用 SVM 算法对皮带速度、横向振动量进行异常识别，采用 3 次样条插值算法替换异常点的高度和微波数据，然后构建 XGBoost 回归模型，预测煤炭含水率。结果表明：相对于第一代线性模型，系统可检测煤炭含水率的范围由 8.1%~12.3% 提升为 8%~27%，模型平均绝对误差(MAE)由 0.86 下降至 0.53，均方误差(MSE)由 0.93 缩减到 0.87，模型拟合度(R²)由 0.182 8 上升为 0.973 5。实际监测 75 车次、14 种煤炭，其含水率预测值的相对误差基本在 ±5% 以内。

摘要:熔滴试验和单颗粒炉料试验表明,不同性质炉料的脉石相之间存在交互作用,最终形成成分均匀的初渣。本文通过使用 FactSage 热力学计算软件分析不同性质炉料脉石相的熔化及其交互作用机理,阐述不同工艺条件下交互作用对冶炼的影响。研究结果表明,由于矿物组成不同,球团矿相较烧结矿,其脉石相的液相率较高;球团矿和烧结矿脉石相组成的混合初渣,其液相率高于单一烧结矿脉石相的液相率和球团矿、烧结矿脉石相液相率的加权平均值,这说明交互作用可以促进难熔化的烧结矿脉石相熔化;脉石相的液相率随着FeO质量分数的增加而升高。在当前工艺条件下,高碱度烧结矿搭配酸性炉料比使用熔剂型炉料合理。未来氧气高炉和富氢高炉等高还原势高炉可以大量使用酸性炉料和熔剂型炉料。

摘要:钢铁工业烧结过程产生的 NO_x 和 CO 会对环境造成极大威胁，针对这两种有害气体的同时去除技术具有良好的发展前景。本文制备一种 yCu/Ti_xSn_1-xO_x 催化剂，采用氨选择性催化还原 NO_x 技术(NH₃-SCR)协同治理 CO，该催化剂对 NO_x 还原和 CO 氧化都具有较高活性；并通过 XRD、XPS、Raman、NH₃-TPD、O₂-TPD、In-situ DRIFTs 等表征方法深入探究 NH₃-SCR 协同氧化 CO 的反应机理。结果表明：催化剂表面的酸性位点先与 NH₃ 结合形成活性物质，而后与硝酸盐反应，符合 Eley-Rideal(E-R)机理；对于 CO 氧化反应，Cu 能提供 CO 的吸附位点，并与催化剂表面的晶格氧反应生成 CO₂，其中间产物为碳酸氢盐和碳酸盐，符合 MvK 机理的反应特征。该催化剂的研发对于烧结烟气超低排放具有重要的工业应用价值。

摘要:随着钢铁工业污染问题的日益凸显与环保排放标准的大幅趋严，烧结烟气脱硝已成为钢铁污染治理的重点和难点。活性炭法脱硝具有安全稳定、抗硫抗水和对烟气温度要求低等优势，是一种极具应用前景的低温脱硝技术。本文针对烧结烟气波动大、工艺控制难的问题，研究 O₂ 体积分数、湿度、入口 NO 体积分数、空速及氨氮摩尔比对活性炭脱硝的影响规律，并对 GB/T 30202—2013 和 GB/T 35254—2017 中脱硝率的测试参数进行比较分析。结果表明：活性炭脱硝以 NH₃-SCR 为主，物理吸附脱硝的贡献比为 29.1%；烟气条件变化显著影响活性炭脱硝率，O₂ 体积分数、NO 体积分数、氨氮摩尔比与脱硝率呈正相关关系，湿度、空速与脱硝率呈负相关关系；此外，建议取反应末期 5 h 的脱硝率平均值作为 GB/T 35254—2017 的测试值。

摘要:针对某高钙烟煤低灰、低硫、低磷、高CaO、高热值、高燃耗率的特点, 本文进行向高炉喷吹该烟煤的试验, 研究熔剂入炉方式变化对含铁炉料性能的影响, 探索高比例喷吹该烟煤条件下的炉料结构, 为该烟煤大规模应用高炉喷吹奠定基础。研究结果表明: 使用该烟煤后, 除熔融开始温度和软化区间略有提高外, 其他指标均降低; 保持烟煤占比为 30% 不变, 随着煤比由 140 kg/t 上升到 200 kg/t, 炉料的软化开始温度、软化终了温度、熔融终了温度逐渐增加, 熔融开始温度、软化区间、最大压差变化不大, 熔融区间和软熔层厚度呈现出先升高后降低的趋势; 保持煤比为 160 kg/t 不变, 随着烟煤占比从 30% 上升到 100%, 炉料的软化开始温度、软化终了温度、熔融开始温度、熔融终了温度整体呈现先升高后降低的趋势, 软化区间呈现出先降低后升高的趋势, 熔融区间、最大压差和软熔层厚度也呈现出先升高后降低的趋势。

摘要:竖炉球团烟气以其成分复杂、温度低、SO₂ 质量浓度高、流量波动大等特点,对循环流化床脱硫工艺的流场分布提出了更高的要求。本文通过分析循环流化床的脱硫机理以及影响脱硫效率的因素,采用 Fluent 数值模拟方法,重点研究文氏管布置、塔内扰流环、除尘器导流板对循环流化床流场的影响;并结合某钢厂球团烟气改造实例,进行对比分析,验证仿真分析的可靠性。仿真结果表明:在脱硫塔烟气入口对称布置文氏管后,气流的速度偏差减小到 5.70%;在塔内增加扰流环后,速度突变增加到 9.80 m/s;在布袋除尘器入口增设导流板后,各分室的速度偏差减小到 7.53%,上述改进均满足设计要求。项目投产后,球团烟气中 SO₂、颗粒物质量浓度分别小于 20、5 mg/Nm³,优于钢铁行业超低排放标准,并能长期稳定运行。

摘要:铁矿烧结作为钢铁工业颗粒物、SO₂、NO_x以及二噁英等污染物产生和排放量最大的工序，其排放的烟气成分复杂，并且烟气量、烟气温度和污染物质量浓度受生产原料和工况的影响波动较大，该工序已成为实施烟气超低排放改造的重点和难点。本文基于系统观念，分析原(燃)料控制、工艺设备改进对烧结烟气污染物排放的影响，同时研究除尘、脱硫、脱硝等工艺技术之间的匹配性和适应性，以实现最小副产物和二次污染物排放以及能源消耗。研究结果表明：采用优选燃料、燃料预处理以及燃料预制粒的组合技术可以最大限度地减少污染物的产生；通过优化工艺操作可以实现烧结过程减污降碳协同控制；在末端综合治理方面，利用高炉煤气对烧结烟气进行加热，以及配置烟气换热器能够充分利用烟气中的余热，并降低能源消耗。因此，通过原(燃)料、设备、工艺、运行操作等源头削减与过程控制技术以及除尘、脱硫、脱硝等末端综合治理技术的系统整合，可以实现烧结烟气超低排放的最优化。