摘要:面对我国能源、资源、环境等压力日益突出的新形势，钢铁产业固废资源的高效利用是实现绿色可持续循环发展的关键环节。钢渣作为有战略回收价值的冶金副产物，其资源化利用备受关注。本文系统总结了钢渣的来源、性质及主要成分，综述其资源化利用现状;并重点围绕钢渣在碳酸化封存CO₂领域的研究展开系统阐述与分析，探讨后续产物的利用途径与潜在价值，剖析规模化应用中的关键科技挑战，进而提出对策建议，以期为钢铁工业固废资源化与“双碳”目标达成提供参考。

摘要:袋式除尘器凭借除尘效率高、处理风量大的优势,广泛应用于钢铁、水泥等高排放行业。然而,滤袋破损导致的粉尘排放超标,已成为触发环保停机并造成经济损失的主要风险点。现有研究与实践表明,清灰参数设置不当及运行工况异常是导致破袋的重要诱因。为此,本文首先分析了清灰方式与滤袋破损的内在机理,继而重点综述了破袋检测与定位技术的演进:从传统的人工检查、压差监测、粉尘浓度监测,发展到时间反溯联用技术及基于图像、分布式光纤的智能识别技术。通过对比各类技术的适用场景与局限性,旨在为工业现场实现破袋风险的早期预警与精准定位提供理论依据,并为企业的运维决策与技术选型提供参考。

摘要:本文研究了w(MgO) / w(Al₂ O₃ )对高碱度烧结矿中复合铁酸钙(SFCA)黏结相流动性的影响,重点从流动性指数、液相生成温度及熔化时间3 个方面进行了分析。结果表明,随着w(MgO) / w(Al₂ O₃ ) 比值的增大,Fe₂ O₃ 向SFCA 熔体的溶解增强,SFCA 衍射峰强度提高,Fe₂ O₃ 衍射峰强度降低,促进了SFCA 的生成。在流动性方面,高铝体系因易形成高熔点不均匀相而流动性较差,中铝体系因成分匹配合理表现出最优流动性,低铝体系受比值变化影响较小,流动性较为稳定。液相生成温度整体随w(MgO) / w(Al₂ O₃ ) 升高而上升,且温度呈现高铝> 中铝>低铝。液相开始生成温度在低铝和中铝体系中随w(MgO) / w(Al₂ O₃ )增大整体呈上升趋势,仅在个别比例下出现降低状态,高铝体系则呈“升- 降- 升”波动,这与熔化前期的黏度和温度变化有关。终止生成温度在各体系均上升,高铝体系终止生成温度始终最高,其原因在于w(MgO) / w(Al₂ O₃ )增大导致润湿性下降,阻碍熔化进程。液相终止生成温度与流动温度的温区区间在w(MgO) / w( Al₂ O₃ ) 为0. 4 时最大,表明此比值下液相生成区间最宽,而过高的w( MgO) / w ( Al₂ O₃ ) 比值则会抑制液相生成与流动。熔化时间在低铝体系为0. 3, 以及中铝体系在w(MgO) / w(Al₂ O₃ )为0. 4 时最短,高铝体系整体较长,不利于液相生成。

摘要:燃料粒度是影响烧结过程性能、能耗与产、质量的关键因素。粒度过粗( >3 mm)或过细( <0. 5 mm)均会降低燃烧效率与传热效果,导致烧结矿产量与质量下降。为解决烧结燃料因粒度不均、细粉含量高易引起团聚及常规筛分堵孔的问题,实现小于0. 5 mm 细粉的高效去除与粒度优化,本研究提出基于流化床原理的燃料风选分离技术。首先系统测量了烧结燃料的物性参数(包括粒径分布、密度、含水率及摩擦特性等),并据此设计了直孔式布风板,通过理论分析确定了临界流化速度、终端速度及悬浮速度等关键流体力学参数。随后,搭建了风选试验平台,系统研究了送风速度、布风板结构参数(开孔率、倾角)、料层厚度及风选时间对分离效率的影响。试验结果表明:在优化参数组合(开孔率5%、倾角1° ~ 4°、送风速度15 ~ 16 m/ s、料层厚度20 ~ 35 mm、风选时间≥20 s)下,小于0. 5 mm 细粉去除率可达80%以上,有效实现了燃料粒度的精准调控。该技术不仅显著提升了燃料的燃烧效率,也为烧结工序的低碳化改造提供了可行的技术路径。

摘要:烧结矿转鼓强度及全铁含量是衡量烧结矿质量的重要指标,传统的预测方法常依赖于经验公式或基于单一特征的模型,难以有效应对烧结过程中的非线性和时变特性,导致预测精度有限。本文基于烧结矿的操作参数、混合配料等特性,采用信号处理及深度学习技术,构建EEMD-EE-LSTM 双指标质量预测模型:引入集合经验模态分解(EEMD)和基于能量熵的高信息价值IMF 选取,同时构建双输出头长短期记忆( LSTM) 网络,并利用相关性及敏感性分析,通过共享特征提取与联合损失函数实现转鼓强度( TS) 及全铁含量( TFe) 协同预测。通过钢铁企业实际生产数据的验证表明,本文所提方法在转鼓强度预测中的准确率高达92. 6%,在全铁含量预测中的准确率高达94. 3%。本研究不仅为烧结过程多质量指标协同预测提供了理论支撑,更构建了“信号降噪- 特征优化- 多指标输出建模”的完整技术链路,为复杂冶金过程智能优化与质量控制提供了可推广的工程化方案。

摘要:兰炭作为一种新型固体燃料,用于烧结生产时存在挥发分高、固定碳含量低等不足,对兰炭进行改质后可弥补上述不足。本研究通过基础性能测试与烧结杯试试验,系统地评估了改质兰炭代替部分焦粉在烧结应用的可行性。结果表明,改质兰炭的粒度分布以大于5 mm 为主,占比达46. 64%,固定碳质量分数为80. 97%,挥发分为7. 32%,发热量为27 021. 81 J/ g,显示出优良的燃烧特性。烧结杯试验表明:当改质兰炭替代焦粉的配比控制在20%以内时,烧结矿的转鼓强度与利用系数均出现小幅提升,成品率虽有轻微下降,但整体品质仍维持在可接受范围内;而当替代配比上升至30%以上时,则观察到烧结矿质量的显著恶化。值得注意的是,随着改质兰炭替代配比的增加,烧结矿的还原性能呈现增强趋势。基于此,建议在实际操作中合理调控改质兰炭的粒度组成,特别是减少小于1 mm 颗粒的比例,同时适当调整燃料配比以确保烧结矿的品质。

摘要:造块工艺作为红土镍矿入电炉前重要的预处理流程,是降低电炉能耗、提高有价组元回收和降低环境负荷的有效手段。本文主要采用造球试验、预热—焙烧试验、热分析、热力学相图计算以及XRD、SEM-EDS 等表征手段,系统研究了典型红土镍矿的成球行为和氧化固结机理,以获得强度适宜的红土镍矿氧化球团。结果表明,红土镍矿氧化球团主要物相为Fe₂ O₃ 、CaMgSi₂ O₆ 、[(Mg,Fe)O·Fe₂ O₃ ]和Mg₂ SiO₄ ,其中Fe₂ O₃ 、[(Mg,Fe)O·Fe₂ O₃ ]、(Mg₂ SiO₄ )起骨架作用,CaMgSi₂ O₆ 作为黏结相,进而提高球团的固结特性。此外,提高焙烧温度和优化碱度对球团黏结相生成有显著的促进作用。在碱度为0. 15、预热温度为950 ℃(持续15 min)及焙烧温度为1 300 ℃(持续15 min)的条件下,可得到抗压强度为1 983 N/ P 的红土镍矿氧化球团,满足后续工艺要求。

摘要:鉴于钢渣、高炉渣等冶金固废与膨润土在化学组成上具有相似性,本研究采用优化配矿策略,系统探究了不同冶金固废对提钒铁精粉球团性能的协同优化作用,旨在解决该球团成球性差、生球质量劣化及熟球强度不足等关键问题。结果表明:配加冶金固废后球团成球指数普遍较低,仅钢渣配比在15%~20%时达中等水平,由此确定最优配矿方案为20%钢渣或25%高炉渣。微观分析表明,熟球强度由铁酸钙、铁酸镁等铁氧体及硅铝酸盐的固相扩散连接桥主导,辅以低熔点化合物的液相黏结。配加固废后,生球抗压强度提升约59%,熟球抗压强度较原矿分别提高28. 4%(钢渣)和15. 6%(高炉渣)。该类小球团可作为烧结混合料配料,有效改善料层透气性,提升烧结矿产质量。

摘要:随着全球铁矿资源的日益紧张和多样化开发,非主流铁矿粉(如托克粉、铁桥精粉等) 在球团烧结工艺中的应用逐渐成为钢铁行业关注的焦点。非主流矿通常指全铁含量(TFe)低于62%,杂质含量较高,磷、硫、铝等有害元素较多的矿种或产量较低、市场份额小且品质波动较大的矿产资源,主要由中小型矿山生产,作为主流矿(如四大矿山产品)的补充供应来源,需通过选矿或配矿提升使用价值。本文系统研究了以非主流矿OTF 为主,OIB 等其他非主流矿为辅在球团焙烧过程中的物理化学特性、成球性能、固结行为及其对球团质量影响的表现。试验结果表明,用OTF 为主,配加其他非主流矿的所有配矿方案,随着水分的提高,生球的落下强度均有改善,所有配比抗压强度均大于10 N/ P。其中,OIB 使抗压强度有所上升,爆裂温度有所下降。在预热温度为1 050 ℃、预热时间为6 min、焙烧温度为1 220 ℃、焙烧时间为15 min 的条件下,可获得预热球团抗压强度为537 ~693 N/ P,焙烧球团抗压强度为2 902 ~3 144 N/ P,转鼓指数在95%左右,耐磨指数在3%左右,各项指标均满足工业生产要求。球团还原膨胀较低( <12%),低温还原粉化指数( >3. 15 mm)大于96%,但是还原性略低于60%。

摘要:在“双碳”战略背景下,提高炉料中球团配比是钢铁行业实现低碳转型的关键途径。球团在高炉内的结构稳定性对其冶炼性能及运行效率至关重要,然而传统基于冷态抗压强度的评价方法难以准确反映其在高温还原环境中的真实力学行为。为此,本研究利用自主开发的原位实验平台,系统考察了氧化球团在非等温还原过程中的热态抗压强度演变规律。结果表明,球团热态强度与还原进程显著相关,整体随还原反应的推进而下降,由500 ℃时的2 632. 4 N/ P 快速降至1 050 ℃时的320. 2 N/ P,该变化主要源于不同还原阶段物相转变所引起的结构演化。在还原前期,强度下降尤为显著,此阶段Fe₂ O₃ 向Fe₃ O₄ 转变过程伴随剧烈体积膨胀,导致连晶结构破坏并生成大量孔隙。值得注意的是,在900 ℃时,低熔点液相的生成促进了颗粒间桥联结构的形成,从而增强了局部结构的稳定性,使热态强度出现阶段性回升。进入还原后期,金属Fe 的生成及其连晶生长进一步强化了颗粒间的桥联作用,但高温软化效应限制了热态强度的提升。本研究系统阐明了球团在高炉冶炼条件下的力学行为及结构演化规律,论证了采用热态抗压强度进行评价的必要性,为高炉实现高球团配比的稳定冶炼提供了理论支撑。

摘要:转鼓指数是评价球团矿质量的关键指标,亦是生产过程的核心调控对象。针对传统检测滞后性强、控制效果不佳的问题,为实现球团矿质量的实时精准预报,本文提出一种基于拉丁超立方采样- 差分进化混合策略改进的常春藤优化算法(MIVYA_DE)。该算法针对初始种群分布不均及后期局部搜索乏力等缺陷,引入了拉丁超立方采样(LHS)与差分进化( DE) 策略,有效提升了全局寻优能力。基于现场数据的建模与验证结果表明,所提MIVYA_DE 算法显著提高了预测精度。其中,耦合该算法的梯度提升决策树(GBDT) 模型拟合优度最高,决定系数(R² )达0. 948 7,验证了改进算法的工程实用性与推广价值。

摘要:湖北某铁硫共生矿石中金属矿物主要为磁铁矿和黄铁矿,脉石矿物主要为透辉石、长石、云母、绿泥石、碳酸盐、石英等。矿石中的硫化物及脉石与磁铁矿密切连生,需较高的磨矿细度才能获取合格铁精矿。针对w(TFe)为39. 90%、w(S)为2. 57%的原矿,采用“破碎分级- 粗粒干抛- 阶段磨磁- 淘洗精选”联合工艺进行分选。结果表明,在粗粒干抛(磁场强度为4 000 Oe、转速为80 r/ min)、一段磨矿细度<74 μm 占65%、磁场强度为1 200 Oe,二段磨矿细度<74 μm 占85%、磁场强度为1 200 Oe,三段磁场强度为1 000 Oe 及淘洗机精选条件下,可以获得铁精矿产率为52. 59%,w(TFe)为65. 56%、回收率为86. 41%的良好指标,且w(S)低于0. 6%。此外,产出含硫中矿w(S)为5. 83%、回收率为82. 87%,为硫资源的综合回收创造了条件。该工艺参数匹配合理、运行稳定可靠,较好地解决了磁铁矿与硫化物、脉石紧密共生的分选难题,形成了系统可行的技术路线。

摘要:钢渣中铁的提取可实现其高值化利用。本文针对钢渣氧化焙烧及磁选回收铁进行系统研究。结果表明,钢渣中主要物相为FeO 和Ca₂ SiO₄ ,且FeO 的平均粒径为21. 43 μm。热力学计算及氧化焙烧试验证实,钢渣中弱磁性的FeO 在CO₂ 中焙烧时会定向转变为强磁性的Fe₃ O₄ ,且焙烧时间延长及温度升高均对Fe₃ O₄ 的形成起促进作用。氧化焙烧产物细磨至平均粒径28. 09 μm,在磁场强度为1 000 Gs 条件下经分选可获得铁品位为53. 12%和铁回收率为90. 53%的磁选精矿。

摘要:为科学评价高炉入炉块矿的综合性能,克服现有评价方法中指标冗余及权重分配主观性强等局限性,本文构建了一种基于主成分分析- 熵权法- 逼近理想解排序法(PCA-EWM-TOPSIS) 的入炉块矿综合性能评价模型。首先,利用主成分分析(PCA)对入炉块矿的17 项性能指标实施降维处理,消除指标间相关性干扰,提取出3 个关键主成分(F₁ 、F₂ 、F_{3 )。接着,应用熵权法(EWM) 依据数据自身离散程度客观确定各主成分权重( F1 :0. 503,F2 :0. 281,F3 :0. 216)。随后,运用逼近理想解排序法( TOPSIS) 计算11 种实际块矿样本与理想解的相对贴近度(C 值),据此进行综合性能排序。研究结果表明:11 种入炉块矿样本综合性能排序为:I4 > I3> I1 > I8 > I2 > I11 > I6> I7 > I5 > I10 > I9 。模型结果与现有评价方法结论较为一致,证实了其可靠性。}

摘要:中国钢铁行业每年排放15%左右的CO₂ ,其中烧结工序的排放量占总排放量的11. 5%。为探究烧结工序CO₂ 排放关键来源,本研究运用LCA 方法系统核算了烧结工艺从原材料开采至烧结矿生产全流程的碳排放量。在此基础上,结合长期能源替代规划系统(LEAP)模型,构建了1 个基准情景、3 个强化减排情景和1 个综合情景,对不同减排策略下的2025—2050 年碳排放趋势进行模拟与预测。结果表明,相较于基准情景,其他4 个情景的碳减排潜力分别为0. 293、0. 222、0. 060 和0. 529,且产能优化情景的碳排放量显著低于技术强化情景。在各项烧结节能减排技术中,返矿冷固结球团技术碳排放最低。

摘要:MnCoO_x催化剂低温CO 氧化性能优异,但烧结烟气中存在的重金属Pb 容易导致催化剂中毒失活。本文制备了Fe 改性的高抗Pb 中毒MnCoO_x催化剂,并利用XRD、BET、H₂ -TPR、XPS、CO-TPD 等表征分析揭示了Fe 改性对MnCoO_x催化剂抗Pb 中毒性能的增强机理。机理研究表明:Fe 改性MnCoO_x催化剂在180 ℃时的CO 转化率接近100%,在1%Pb 中毒后仍保持90. 6%的CO 转化率,抗Pb 中毒性能显著提升。Fe 的引入不仅增大了催化剂比表面积,有效抑制了铅诱导的活性组分烧结团聚;还促进了高活性Mn³⁺ 和Co³⁺ 物种的生成与稳定,从而保留了CO 吸附活性位点。此外,Fe 改性还削弱了Pb 物种对催化剂低温还原性及表面碳酸盐分解的抑制作用。

摘要:本文采用柠檬酸溶胶- 凝胶法成功制备了负载于堇青石蜂窝陶瓷上的纳米铁酸一钙(CaFe₂ O₄ )整体式催化剂。通过工艺优化,确定最佳制备参数:柠檬酸与钙铁离子的摩尔比为2. 5,焙烧温度为700 ℃。表征结果表明,该条件下合成的CaFe₂ O₄ 结晶度良好,衍射峰强度显著增强;材料具有较大的比表面积,且孔径分布呈现双峰特征———主分布集中于微孔区(平均孔径1. 88 nm),同时伴有平均孔径为7. 31 nm 的介孔结构。微观形貌显示,催化剂骨架由纳米颗粒交联构成,表面粗糙且富含孔隙。活性评价结果表明,该催化剂对甲烷氧化燃烧表现出优异的催化活性,其起燃温度(T₅₀)和完全转化温度(T₉₀ )分别为492 ℃和575 ℃,显著优于空白对照组。