配煤对煤灰熔融过程的矿物演变的影响

对高钙烟煤和低钙无烟煤以及这两种煤组成的混合煤进行灰熔融特性研究。利用灰熔点测试仪测定煤灰的灰熔融特征温度,通过FactSage热力学软件的Equilib模块和Phase Diagram模块计算煤灰熔化过程的物相变化。结果表明,煤的灰熔点与煤灰的成分密切相关,酸性物质能使混煤灰的熔融特性温度升高,碱性物质使混煤灰的熔融特性温度降低;通过FactSage的Equilib模块得到的熔化过程可以看出,烟煤和无烟煤煤灰的熔融特性差异是温度高于1 000 ℃时莫来石和钙铝黄长石的含量变化导致的。对于混煤灰,随着低钙无烟煤比例的增加,在1 000 ℃的矿相成分中莫来石含量增加,钙铝黄长石含量减少,导致混煤灰熔点提高。     

兰炭对高炉混煤喷吹特性的影响

采用WCT-2C型微机差热天平、灰熔点测定仪、BT-1000粉体综合特性测试仪和可磨性测试仪,研究了兰炭配加质量分数为0、30%、40%、50%和100%时对无烟煤燃烧性、反应性、灰融性、流动性和可磨性的影响。结果表明,兰炭可以改善无烟煤的喷吹特性。随着兰炭含量的增加,煤粉着火温度及燃尽温度降低,燃烧时间缩短,综合燃烧指数明显提高,燃烧特性得到改善,煤粉的反应性增强,灰熔融性温度和可磨性指数均降低。兰炭的加入对煤粉的流动性(混煤流动性指数和喷流性指数)影响不明显。而且兰炭配加质量分数不超过40%时,混煤可以满足高炉喷吹条件。     

污泥灰熔融特性分析

通过研究污泥灰的熔融特性发现污泥灰熔点较低.利用X-射线衍射方法研究不同煅烧温度下污泥灰中的矿物质.研究结果表明,可以将污泥灰的熔融过程分为低温阶段(500～900 ℃) 和高温阶段(高于900 ℃).在低温阶段,灰中矿物质主要发生的是分解反应,矿物质间很少发生反应.在高温阶段,污泥灰中含Al2O3 的矿物质含量较低,这是导致不能生成莫来石的主要原因.而莫来石是维持灰高熔点的主要矿物.另外,污泥灰中含量较高的Fe2O3起到了降低灰熔点的作用.污泥灰中含K,Ca元素的矿物含量较低,因此其对污泥灰熔点的影响不大.     

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。     

邯钢高炉喷吹除尘灰的可行性分析

通过对邯钢不同配比的焦化除尘灰与煤混合试样的某些基础性能研究得出,试验用的7种焦化除尘灰成分和邯钢喷吹用无烟煤成分相近,挥发分较低,固定碳含量较高,灰分含量均在10%～20%之间,基本符合喷吹用煤的要求。煤粉添加5%除尘灰后,燃烧率有所降低,固定碳含量增加,发热量提高。     

混合煤粉灰熔融特性研究

对灰熔点较低的神华烟煤与灰熔点较高的永城无烟煤以及这两种煤组成的混合煤,进行了灰熔融性研究。通过FactSage软件对上述几种煤样的成渣温度、主要成分进行计算,利用SEM技术对灰渣的微观形貌进行分析。研究结果表明:随着永城无烟煤比例增加,灰渣微观结构由熔融致密层向烧结层转变,煤粉灰熔点提高,这与FactSage软件计算温度很好吻合。     

高炉喷吹煤粉的灰熔融特性

 高炉喷吹煤粉的灰熔点太低会加速煤粉颗粒间的聚集及沉积,易导致风口或喷枪前结渣。同时,低灰熔点灰分熔化时会阻碍氧气进入尚未燃尽的煤粉颗粒内部,降低煤粉燃烧率。灰熔点太高,会影响高脱硫及炉渣的排放。因此,灰熔融特性是高炉喷吹煤粉不容忽视的性质。采用灰熔点测定仪和FactSage软件对济钢常用的贫瘦煤、无烟煤和烟煤的灰熔融特性进行对比研究。结果表明：两种方法得到的灰熔点结果具有一致性,煤的灰熔点与煤灰成分密切相关,煤灰的硅、铝含量高,灰熔点就偏高,钙、镁含量高,则灰熔点偏低。这为济钢高炉合理配煤提供了一项重要指标。     

高炉喷吹用秸秆炭性能表征

实施碳减排是中国全面执行《巴黎协定》的承诺,利用秸秆炭替代煤粉用于高炉喷吹可实现部分碳减排。采用热分析(TG、DTG、DSC)和角锥法对热解小麦秆炭、玉米秆炭、棉秆炭、稻杆炭、2种无烟煤和1种烟煤的燃烧特性和灰熔特性进行了研究,考虑到碱负荷对高炉顺行的影响,考察了棉杆炭可替代烟煤的比例。结果表明:秸秆炭较煤粉着火点温度、燃尽点温度低,燃烧速率快,释放热量高,燃烧过程稳定,综合燃烧性能好。但秸秆炭(除了棉秆炭)碱金属含量较高,灰熔点温度较低,易结渣,替代煤粉比例不宜较高;而棉杆炭由于CaO含量较高,其灰分软化温度大于1 200℃,灰融特性较好。在不影响高炉顺行的条件下,棉杆炭可以部分替代烟煤,其喷吹量为11.37kg/t,CO2减排量可达65.7kg/t。     

高炉喷吹用煤添加除尘灰的分析

通过试验研究邯钢喷吹用煤和除尘灰的理化性能指标,如:工业分析、元素分析、粘结性、灰分成分、灰熔点、燃烧率,得出焦化除尘灰固定碳含量高、挥发分低、硫含量较低,与无烟煤接近,适用于高炉喷吹。随着混煤中除尘灰含量的增加,燃烧率逐渐下降。混煤中配加6%以下的1#除尘灰,燃烧率仍在70%以上,可以和煤粉混合用于高炉喷吹。     

高炉喷吹废塑料与兰炭混合燃烧及动力学

为了明确废塑料对兰炭燃烧的影响,采用热重分析法研究了废塑料、兰炭混合物的燃烧行为,结合TG和DTG曲线变化,基于燃烧特性值分析,探讨了废塑料、兰炭混合物燃烧机理,并对混合物燃烧过程进行了动力学分析,计算了燃烧动力学参数。结果表明,废塑料和兰炭相比,具有较低的燃烧特征温度和较大的燃烧速率,配加废塑料可以增大兰炭的综合燃烧特性指数（S）和可燃性指数（C）。燃烧过程分为挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段2个部分。双重平行反应n阶速率模型较好地模拟了废塑料、兰炭混合物的燃烧过程,且第1阶段的活化能高于第2阶段。同时,随着废塑料质量分数的增加,2个阶段活化能E均呈现先减小后增加的趋势,而指前因子k变化规律相反,两者具有明显的动力学补偿效应。     

熔融气化炉内块煤裂解特性的差异化分析

为了研究块煤在熔融气化炉内高温结构演变和降解机制,采用扫描电镜和光学显微镜观察了COREX熔融气化炉风口焦和实验室自制半焦的形貌和显微结构,并结合不同试样的高温反应特性,确定了不同风口焦试样的来源。结果表明,风口焦中兴隆庄块煤形成试样含有较多的中粒和粗粒镶嵌结构,表面呈孔状结构;大同块煤形成试样中类丝炭较多,表面呈层状结构。根据结果提出应考虑灰分对煤焦高温强度的影响,在测量风口焦试样的反应性及反应后强度时应考虑灰分含量进行折算,并确定了以灰分的基准含量为13%进行折算为最佳条件。     

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A theoretical coke rate calculation model was established based on the traditional engineering method with the consideration of the combustion of pulverized coal, oxygen enrichment, blast humidity and other factors. A coefficient, measuring the amount of heat load with the change of furnace carbon, is proposed to establish the calculation method of heat loss. The theoretical coke rate and appropriate direct reduction rate of some large- scale blast furnace are calculated based on this model. Then the effects of different factors, including blast temperature, blast humidity, top temperature, iron ore grade, ash content and sulfur content of coke, carbonate flux consumption, silicon content of hot metal, direct reduction rate and slag rate, on coke rate were analyzed. The results show that the theoretical coke rate is 277. 15kg/t and appropriate direct reduction rate is 0. 34. The iron ore grade, ash content of coke, silicon content of hot metal and direct reduction rate have significant influences on coke rate. In addition, the calculation values in this model are lower than those of traditional model, which means the degrees of the factors affecting coke rate decrease nowadays.     

Interaction mechanism between coal combustion products and coke in raceway of blast furnaces

The interaction mechanism between the combustion products of pulverized coal injected and coke in the raceway of blast furnace was studied through thermodynamic calculation and experiments.The results in-dicated that additives significantly affected the melting property of coal ash in high temperature zone.Al-though the unburnt char, raw coal ash, and catalyzed coal ash failed to wet the coke surface, the wettabil-ity of the catalyzed coal ash on the coke was greater than that of the raw coal ash.Since the unburnt char had weak reaction with the coke surface, it showed little influence on the surface morphology of the coke. The interaction between the raw coal ash and the coke gave rise to the increase in the pore size on the coke surface.However, the raw coal ash only affected the coke surface and the entrances of the pores owing to its poor fluidity.After being melted, the catalyzed coal ash was expected to immerge into the inside part of the coke and then react with the coke, resulting in an expansion and increase of coke cavities.The raw coal ash and the unburnt char reduced the coke reactivity, while the catalyzed coal ash improved the coke reac-tivity.Thereinto, the coal ash containing Fe2 O3 exhibited a larger influence on the reactivity than that containing CaO.     

覆铜板废边角料熔炼渣熔化温度研究

覆铜板废边角料是一种具有明显“高硼低铁”特征的电子废料,为使覆铜板废边角料冶炼过程中具有合适的熔化温度,采用化学试剂配置合成了17组“高硼低铁”渣,利用RDS-2010型智能测试仪通过半球熔点法测定其熔点。对所测得数据进行了多元非线性回归分析,得到了熔化温度与熔炼渣化学组成之间的数学表达式,基于回归方程考察了FeO含量（w（Feo））、Fe₃O₄含量（w（Fe₃O₄））、Al₂O₃含量（w（Al₂O₃））、B₂O₃含量（w（B₂O₃））及钙硅比（m（Cao）/m（SiO₂））单一组分变化对熔炼渣熔点的影响规律。结果表明,回归方程预测值与实际值吻合度较高;熔化温度在熔渣组成成分范围内低于1 100 ℃,具有良好的冶炼性能;熔渣的熔化温度随着w（Fe₃O₄）、w（Al₂O₃）的增加而升高,随着w（Feo）、w（B₂O₃）、m（Cao）/m（SiO₂）的增加而下降。研究结果为电子废料的绿色回收提供数据支持。      

CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响

为了研究CaO对神东烟煤燃烧和熔融性能的影响,通过试验的方式研究了添加不同含量CaO后神东烟煤燃烧性和熔融性能的变化情况。使用FactSage热力学计算软件研究了添加不同含量的CaO对煤粉熔融性能的影响。结果表明,CaO的添加对两种神东烟煤的燃烧性有非常明显的催化作用。通过观察添加CaO后煤中的矿物变化情况可以发现,随着CaO的添加,CaO与煤灰中原有的矿物发生反应生成新的物相,从而对对煤的熔融性能产生影响。并且随着CaO的添加,煤灰的熔融特性温度显示出了先降低后增加的趋势,煤灰中CaO质量分数为30%~35%时,完全熔化温度达到最低点。     

首钢高炉喷吹煤种的灰熔融特性

为了研究首钢高炉喷吹煤粉在风口前灰渣的熔点和高温黏度特性,采用灰熔点仪和FactSage软件对首钢几种常用喷吹煤种及混煤的灰熔融特性进行了对比分析,发现两种方法得到的结果具有相同的趋势。利用FactSage热力学计算软件,分析了1 600 ℃下京唐、迁钢两地喷吹煤灰在SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO(w(MgO)＝2%)四元相图中的位置,并对灰组分中SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃对液相线温度和对高温下煤灰黏度的影响进行了分析。研究发现,不同灰组分改变对煤灰液相线温度和黏度的影响是不同的,灰组分对液相线温度的影响相对复杂。高温状态下,首钢高炉煤灰下灰组分中Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO质量分数增加有降低煤灰黏度的作用,而SiO₂质量分数增加会增加煤灰黏度。混煤时应考虑不同组分对煤灰液相线温度和黏度的影响,通过合理控制灰组分达到控制风口前结渣的目的。     

焦炭灰分对高炉碳排放量的影响

降低高炉炼铁过程CO2的排放量是冶金工作者长期的努力方向。通过物料平衡与热平衡计算，得出焦炭中灰分含量与焦比、高炉碳排放量的定量关系，并计算了焦炭灰分从7．06％变化到13．06％时，焦比和碳排放量的变化。结果显示，高炉焦比和碳排放量随焦炭灰分含量的增加而上升，对高炉运行影响也很大。因此，操作中需要严格控制焦炭灰分含量。