摘要:随着国家“碳达峰”和“碳中和”战略的实施，钢铁工业作为国民经济的支柱产业，正经历转型升级的关键时期。烧结工序作为钢铁生产中能耗与碳排放密集的环节，其节能降碳的潜力尤为突出。本文聚焦于烧结技术的能耗现状与存在的问题，深入分析了超厚料层烧结技术在节能减排方面的显著优势及其发展前景。同时，也深入探讨了能效评估模型的边界划分问题，介绍了多种评估模型，包括基于热力学原理的分析模型和基于行业标准的对标分析模型等，并指出了各模型的优缺点。此外，本文还基于对现有研究成果和评估模型构建方法进行综合分析，提出了一种构建超厚料层极致能效减碳模型的新方案，旨在为能效评估模型的优化提供新的思路，助力实现资源的合理利用，推动烧结技术朝着绿色低碳的方向发展。

摘要:烧结矿中的铁酸钙作为一种黏结相，其形态特征直接决定了烧结矿质量的好坏。为提高烧结矿综合质量， 本文提出了一种烧结矿原料化学成分与不同形态铁酸钙矿物定量方法。首先，使用响应面的实验设计方法设计试验方案，以化学纯试剂为原料制备烧结矿样品；再通过偏光显微镜对烧结矿中的铁酸钙形态进行分类，使用面测法对不同形态的铁酸钙含量进行统计；拟合此烧结原料化学成分与铁酸钙特征的响应面回归模型，并使用 NSGA-III算法对响应面回归模型进行了多目标寻优。结果表明：响应面回归模型的决定系数 R² 均大于 0.9，P 值均小于 0.01，表明模型拟合程度较高，能够通过显著性检验，具有统计学意义；w（Al₂O₃）与 R²的交互作用对铁酸钙含量影响显著，w（MgO）与 w（Al₂O₃）以及 w（MgO）与 R²之间的交互作用对柱状铁酸钙以及他形铁酸钙含量影响显著；多目标寻优确定了烧结矿中铁酸钙形态最为理想时的原料配比为 w（MgO）=1.8，w（Al₂O₃）=1.7， R²=2.3，在此配比条件下的烧结样品中各形态铁酸钙预测值与实际值接近，验证了模型的可靠性。

摘要:烧结矿的转运方式直接影响其返矿率，成为限制烧结矿产量提升的重要因素。针对采用传统斜溜槽进行烧结矿转运导致烧结矿返矿率偏高的问题，本文将传统斜溜槽改为螺旋溜槽，并在螺旋溜槽中增设挡板以降低烧结矿与溜槽底板的磨损，采用 EDEM模拟软件模拟不同螺旋溜槽角度、不同挡板高度及不同挡板数量条件下烧结矿下滑速度与分布状态。通过研究获得较优螺旋溜槽工艺参数：螺旋角度为 45°，螺距为 14m，挡板数量为 50个，挡板间距为 0.4m，挡板高度为 150mm。优化后的螺旋溜槽挡板间可储存一定量烧结矿，增加烧结矿下滑摩擦力， 烧结矿下滑速度由 7.11m/s降低到 3.63m/s，降低了烧结矿下滑冲击力，从而使烧结矿返矿率降低，螺旋溜槽寿命延长。

摘要:为定量分析烧结过程中的聚结行为，本文采用热力学软件 FactSage对不同碱度条件下熔体的组成及性质进行计算，并根据计算结果进一步得出了各条件下熔体的表面张力以及表观黏度，用于烧结矿致密化系数的计算。 结果显示，随着碱度升高，熔体的表观黏度不断减小，在温度为 1350℃时，表观黏度有最小值（0.114Pa·s）；表面张力随碱度的升高而先减小后增大，在温度为 1300℃时有最小值（约为 0.32N）。烧结矿的聚结行为受表观黏度与表面张力共同驱动，提高碱度有利于烧结过程的聚结行为，使得致密化系数增大，温度越高，致密化系数也越大。烧结试验表明，在碱度为 1.85~2.25范围内，致密化系数与烧结矿孔隙率和转鼓指数有关联，致密化系数在一定程度上可以表征烧结矿强度的大小。

摘要:本文采用微型烧结、矿相分析等方式研究了 4种典型富矿粉的吸液特性及其吸液特性对烧结体固结强度的影响。研究结果表明：在 1280℃、以配加质量分数为 15%CaO的 Fe₂O₃试剂作为黏附粉、典型富矿粉粗颗粒作为核颗粒条件下，各铁矿粉吸液深度差异很大；褐铁矿因其结构疏松吸液深度最大，其有效液相流动性最小，而致密赤铁矿吸液深度小，其有效液相流动性大；同时，不同铁矿粉核颗粒烧结体的固结强度随着核颗粒吸液深度的增加而降低，随着有效液相流动性的增加而升高。试验结果通过单种矿烧结杯试验得到进一步验证。实际生产中可采取合理配矿或优化烧结工艺的方式抑制强吸液性矿种的负面影响，从而提高烧结矿的固结强度。

摘要:为了探讨程潮铁精矿生产氢基竖炉用高品位氧化球团的可行性，本文分别以品位为 66.14%的程潮普通铁精矿和品位为 69.51%的高品位铁精矿为原料，研究黏结剂配比、造球水分对生球指标的影响以及预热焙烧制度对成品球质量的影响，并对高品位成品球团进行氢基还原特性检测。结果表明：高品位球团生球强度指标优于普通球团，但普通成品球团强度总体上优于高品位成品球团，且焙烧温度和时间低于高品位球团；在膨润土用量为 1.1%、预热温度为 975℃、预热时间为 9min、焙烧温度为 1250℃、焙烧时间为 18min的条件下，高品位成品球团抗压强度为 3186.8N/P。同时，扩试结果表明：当配加 0.8%印度膨润土时，成品球团抗压强度为 3458N/P，铁品位为 67.56%，SiO₂和 Al₂O₃质量分数分别为 1.82%和 1.03%，还原度指数为 8.44，950℃的还原膨胀指数为 14.7%，＞6.3mm和 ＜3.2mm低湿还原粉化指数分别为 83.5%和 9.4%，黏结指数为 0，满足 HYL法氢基竖炉还原用氧化球团还原性能要求，为程潮铁精矿生产氢基直接还原用高品位氧化球团提供了技术依据。

摘要:球团粒度是衡量球团质量的重要标准之一，粒度的识别是提高球团合格率和调控造球参数的重要依据。本文针对造球过程中存在球团粒度不能准确反馈和依赖人工经验的问题，提出了一种基于 SAM的机器视觉粒度识别算法。该方法采用 OTSU自动生成提示点，根据提示点寻优移动策略做二次优化；将提示点输入到 SAM预测每个球团的分割掩膜，对预测掩膜过滤和修复后提取单个球团的轮廓；根据损失函数判别分割得到球团的完整度， 自适应选取最小二乘法或最小外接圆拟合球团轮廓得到球团的粒度。试验结果表明：在熟球稀疏分布和粘连分布中的识别率达到 100%，在重叠分布中的识别率可达 96%以上；在造球过程中生球识别率可达 80%。同现有算法模型相比，该模型在球团粒度识别上稳定性、精确性更强，应用场景更广泛。因此，基于 SAM的球团图像粒度识别算法能够准确识别球团的粒度信息，模型具有良好的泛化性能，为提高球团工艺的智能化水平提供了一种行之有效的手段。

摘要:为提高钢厂含锌粉尘的成球性能，制备出高强度含锌粉尘内配碳球团，本文开发了含锌粉尘预润湿—造球工艺。针对该工艺开展含锌粉尘内配碳球团制备工艺参数优化试验，探究润湿过程中粉尘的温度变化以及润湿对粉尘的化学成分、接触角等物理化学性质的影响，并考察润湿条件、造球水分、造球时间、黏结剂用量对生球和干球抗压强度、爆裂温度的影响。研究结果表明，在最优工艺参数下，制备出的生球落下强度达19.1次/（0.5m），抗压强度可达 78N/P，爆裂温度为 518℃，干球的落下强度达 19.6次/（1m），抗压强度为 155N/P。随后在还原温度为 1200℃、还原时间为 50min的条件下对该含锌粉尘内配碳干球进行直接还原，最终可制备出铁品位为 73.6%、铁金属化率为 90.7%、抗压强度为 1164N/P、残锌质量分数仅为 0.07%的还原球团，该含锌粉尘金属化球团可直接作为高炉原料。

摘要:针对传统膨润土提质改性工艺手段单一、质量波动大，未从根本上改变膨润土质量现状的问题，本文提出通过机械外力对膨润土进行半干法有机插层改性试验。试验结果表明：有机插层膨润土显著改善了球团性能，当其配比为 1.2%时，生球落下强度、抗压强度和爆裂温度分别达到 7.8次/（0.5m）、29.5N/P和 575℃，相较于传统复合改性法，分别提升 3.0次/（0.5m）、9.2N/P和 65℃。有机插层后膨润土最大毛细水由传统复合改性法的 18.0%提升至 20.6%，接触角由 11.59°降低至 4.93°，对液体的亲和程度提高，亲水能力增强，整体体系已从良好的分散稳定性体系转变为一般稳定性体系，提高了其黏结性能，有利于改善生球性能指标。

摘要:对自熔性鲕状赤铁矿进行 CO气基磁化焙烧—磁选试验，以探究不同温度下自熔性鲕状赤铁矿磁化焙烧铁物相转变差异。结果表明，自熔性鲕状赤铁矿磁化焙烧过程中，升高焙烧温度能够减少最佳焙烧时间，提高分选效率，同时升高焙烧温度能够提高焙烧矿磁选精矿的铁品位，但会减少磁选精矿的铁回收率。物相分析可知， 800℃下自熔性鲕状赤铁矿磁化焙烧铁物相变化规律：赤铁矿→磁铁矿→富氏体→方铁矿；650℃下自熔性鲕状赤铁矿磁化焙烧铁物相变化规律：赤铁矿→磁铁矿→富氏体。自熔性鲕状赤铁矿气基高温长时间磁化焙烧时，焙烧矿磁选精矿中的铁主要赋存在磁铁矿和方铁矿中。

摘要:球磨机在选矿过程中扮演着关键角色，其性能直接影响后续分选效率和经济收益。本文针对球磨机性能优化方法所存在的高成本和低效率问题，提出了一种基于粗粒化 CFD-DEM双向耦合方法研究钢球级配对研磨效率的影响。该方法使用粗粒化模型将原始系统中一定数量的粒子由粗粒系统中较大的粒子表示。通过模拟不同钢球级配方案，分析了不同矿石粒度的比能量消耗和球磨机总功耗。试验结果表明，推荐方案一[m（?80）∶ m（?60）∶m（?30）=40∶25∶35]的总功率消耗比现场方案[m（?100）=100]低 7.5%，耗散功率低 5.2%，且在破碎[8，3]mm和[3.0，0.5]mm矿石颗粒时，累积比功率最高，破碎效果最佳。粗粒化 CFD-DEM双向耦合方法的应用有效降低了大规模颗粒系统的计算开销，提高了球磨机研磨过程模拟的计算效率，为球磨机优化设计提供了更高效的实践指导。

摘要:针对烧结烟气中微细颗粒去除效率较低的难题，本文选取烧结机头 1~4级电场和机尾粉尘灰为研究对象， 对原始灰样的粒度分布、元素组成、物相组成、颗粒形貌等进行测试，分析不同位置粉尘灰孔隙结构、润湿性的变化规律，并考察了云式除尘方法对烧结微细粉尘的脱除效果。结果表明：随着烧结烟气静电除尘电场级数增加， 较大粉尘颗粒逐渐减少而细粉尘颗粒逐渐增多，表明大颗粒粉尘优先被捕集，而小颗粒粉尘由于受到的电场力较小而不易被捕集，从而造成微细颗粒的除尘效率较低；烧结电除尘灰接触角均小于 60°，属于可润湿性粉尘，具备较好地采用云式除尘方法去除微细粉尘的适应性；采用云式除尘器对细颗粒物进行了脱除，其 PM_2.5、PM₁₀的去除效率大于 80%以上。该研究结果可为烧结烟气的微细颗粒高效去除提供有效方法和技术支撑。

摘要:针对转底炉高温直接还原工艺处置冶金固废过程中面临的炉衬材料遭受碱金属侵蚀问题，本文研究了 NaCl、KCl、Na₂CO₃、K₂CO₃4种不同的碱金属化合物在高温下对炉衬材料的侵蚀行为，采用强度测试方法以及高温侵蚀方法，系统分析了不同碱金属化合物添加量对炉衬材料侵蚀行为的影响，并结合 SEM、EDS、XRD等检测手段揭示了碱金属对炉衬材料的侵蚀机理。结果表明：碱金属化合物均会侵蚀破坏炉衬材料，使炉衬材料抗压、抗折强度下降。其中添加 K₂CO₃、Na₂CO₃ 炉衬材料抗压强度比空白样分别降低 20.6%、15.9%，抗折强度分别降低 19.8%、15.1%，添加 KCl、NaCl炉衬材料抗压强度比空白样分别降低 15.1%、11.2%、抗折强度分别降低 16.6%、 10.9%；炉衬材料遭受侵蚀后其微观结构孔隙、裂隙增多；高温气态的 NaCl、KCl能通过裂隙、孔隙侵蚀试样内部结构；添加 NaCl、KCl的试样无新晶相生成，添加 Na₂CO₃、K₂CO₃的试样生成低熔点熔融物，如钾霞石、钠长石等。

摘要:烧结工序中无动力热风烧结烟气可用于加热台车料面，减少烧结燃料消耗，但因管道结构特点会导致烟气分配不均匀，因此，对烟气分配管道结构进行优化设计可有效避免烟气分配不均匀的问题，提高台车料面加热均匀性。本研究以某烧结厂无动力热风烧结装置为研究对象，采用计算流体力学方法研究了无动力热风烧结主管道、一次分配管道、二次分配管道结构对气流均匀性的影响。结果表明，原设计热风进入烟气分配管道后，一次分配管道热风速度方差为 0.257，二次分配管道内热风速度方差为 0.696，气流均匀性较差；针对原结构气流分配不均问题，通过优化调整后一次分配热风速度方差为 0.0379，二次分配热风速度方差为 0.144，相比于原结构均匀性分别提高了 85.3%、79.3%，使得热风能均匀进入料面，消除了热风对料面加热不均等问题，有利于烧结节能运行。研究结果可为烧结工序中无动力热风管道设计提供参考依据。

摘要:铁矿粉烧结过程中，烧结工艺参数对燃烧过程中准颗粒的燃烧行为和 CO、NO排放情况影响较大，为了更好地研究低温区燃料燃烧过程的燃烧行为和 CO、NO的排放特点，为实际烧结过程烟气污染减排提供一定的理论指导，本文选取白云石为核颗粒且黏附比为 71%的外包型（C型）准颗粒，利用燃烧反应炉、烟气分析仪，研究烧结气氛、烧结温度对准颗粒燃料燃烧行为、烧结过程 CO与 NO排放量的影响规律。结果表明，随着温度和 O₂ 体积分数的提高，CO的峰值质量浓度呈下降趋势，NO的峰值质量浓度呈上升趋势。与之相反的是，随着 CO₂ 体积分数的增加，CO的峰值质量浓度升高，而 NO的峰值质量浓度降低。当 O2体积分数由 10%提升至 21%，CO排放总量减少 66.7%、NO排放总量提升 64%；当 CO₂ 积分数由 5%提升至 15%，CO排放总量提升 99.6%、NO排放总量下降 53.7%；当温度由 600℃上升至 1050℃，CO排放总量减少 65.4%、NO排放总量提升 90.4%。在最佳工艺参数：温度为 900℃，O₂体积分数为 16%，CO₂体积分数为 10%条件下，准颗粒燃烧过程中的 CO和 NO排放情况得到明显的改善。

摘要:针对钢铁冶金烧结机机头灰水洗—蒸发结晶工艺中伴生元素 Ca、Mg、NH ₄+ 、SO^2- ₄ 溶出导致盐产品品质下降的问题，本研究考察了多因素调控对伴生元素迁移行为的影响。结果表明，在水灰比为 3mL/g、水洗温度为 25℃、水洗时间为 1h及搅拌强度为 200r/min条件时，伴生元素的溶出效率显著提升，且结晶盐产品中 KCl与 NaCl的纯度可得到有效改善。该研究明确了水洗参数与杂质元素分离效率的关联性，为烧结机机头灰资源化过程中高纯度盐产品的制备提供了理论依据。

摘要:针对解析塔列管频繁出现的腐蚀问题，本文对腐蚀区域列管的内外部形貌、成分进行了分析研究，并结合解析工艺流程特点和高温氯腐蚀机理，确定了沙钢解析塔加热段列管的腐蚀过程，认为冷凝腐蚀是加热段列管出现腐蚀的诱因，高氯粉尘堆积在列管表面生成低熔点共熔体是加速列管腐蚀的关键。在腐蚀研究明确之前，沙钢活性焦解析塔曾连续出现两次使用不足 6个月即出现腐蚀漏风的情况，导致活性焦解析效果差影响烟气净化效果， 最后活性焦和烧结机均被迫进行了长时间的停机检修。在明确腐蚀过程之后，基于腐蚀机理对实际操作中存在的问题进行了分析，通过实施加装筛分装置、氮气流量精确控制、稳定和提高抽气段负压以及机头灰外排等操作， 彻底解决了加热段列管腐蚀问题。