NLMK高炉喷吹煤粉优化搭配

得益于丰富的天然气资源,俄罗斯众多钢铁厂使用天然气进行高炉喷吹。为实现资源的合理配置以及效益最大化,提高高炉喷煤量、减少天然气使用成了新利佩茨克钢铁公司发展新方向。对俄罗斯所提供的两种高挥发分煤(1号、2号)和2种挥发分含量较低的煤(3号、4号)以及经配煤处理后的混煤进行工业分析和着火点、爆炸性、灰熔点等喷吹特性研究。研究发现1号和2号煤具有强爆炸性和较低的着火点,而3号和4号煤着火点较高,燃烧率较低。4种煤粉均不适于高炉单独喷吹。经混煤处理后的煤粉无爆炸性,燃烧率高于贫瘦煤,着火点介于对应2种单煤之间,灰分的质量分数均低于8%,低于国内高炉喷吹用煤对灰分要求。但俄罗斯煤的可磨性普遍较差。在所设定的混煤方案中,2号烟煤与4号贫瘦煤的混煤着火点适中、燃烧率较高、可磨性较好,较适合高炉喷吹,其中2号烟煤占40%时最适合高炉喷吹。     

生石灰消化行为对钒钛磁铁精粉烧结制粒的影响

研究了生石灰消化行为对钒钛磁铁精粉烧结制粒的影响规律。研究结果表明:不同生石灰消化后粒度分布指数差异较大,影响生石灰消化后粒度分布行为的主要因素是生石灰的化学成分和矿物组成。生石灰消化后的粒度分布指数与钒钛磁铁精粉的颗粒长大指数、均匀性指数和抗热粉化指数呈正相关,与破损指数呈负相关。相对于中钛型和高钛型钒钛磁铁精粉而言,低钛型钒钛磁铁矿的破损指数受消化后粒度分布指数的影响较小。消化后粒度分布指数大的生石灰,其在混合料中分布均匀,消化放热使得准颗粒小球中消石灰胶体颗粒均匀收缩,准颗粒小球中各组分粘结的更加紧密且烧结抽风过程中准颗粒小球各向热应力均衡,在一定程度上抑制了准颗粒小球的热粉化现象。     

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。     

不同配比碱金属化合物对焦炭反应性的影响

通过将一定粒度焦炭浸入不同配比碱金属化合物（K2CO3＋Na2CO3）溶液的方法在实验室制得焦样,用热重天平对焦样进行了焦炭反应性实验及SEM扫描电镜和能谱分析。研究结果表明,不同配比碱金属K、Na复合催化剂催化效果不同,K2CO3对焦炭溶损反应的催化作用贡献较大,焦炭溶损反应主要催化作用时间为前10min,浸碱焦炭试样中K、Na含量随碱溶液中K、Na含量增加而增加。     

加水量及加水方式对低钛型钒钛磁铁精粉烧结制粒的影响

研究了加水量及加水方式对低钛型钒钛磁铁精粉烧结制粒行为的影响。研究结果表明:在其它条件一定的条件下,颗粒长大指数随着混合料水分的增加呈线性增加趋势;均匀性指数随着混合料水分的增加先增加后降低,混合料水分为7.5%,均匀性指数达到最大值0.6817,此时制粒小球的均匀程度最高;准颗粒小球的强度和热稳定性随着混合料水分的增加先增加后降低,最后趋于稳定,当混合料水分控制在7.0%~7.5%时,准颗粒小球的强度较高,当混合料水分为6.5%,抗热粉化指数最高为5.84;颗粒长大指数和均匀性指数随着一混配水比例的增大先升高后降低;随着一混配水比例的升高,破损指数呈现出降低的趋势,而热粉化指数随着一混配水比例的增加呈现出先升高后降低的趋势。综合考虑混合料配水量和一混加水比例对低钛型钒钛磁铁精粉制粒的影响,混合料水分应控制在7.0%,一混加水比例应控制在80%。     

兰炭与烟煤混合燃烧特性及机制分析

试验研究表明,烟煤M的燃烧性要好于兰炭XJ,兰炭XJ燃烧后期燃烧速度变慢。随着烟煤M配比量的增加,混煤的燃烧性逐渐变好。烟煤M对改善混煤的可燃性具有重要作用,当烟煤配比量超过20%时,能显著提高混煤的综合燃烧特性指数。研究结果表明,兰炭XJ与烟煤M在成分、微观结构及化学结构上具有显著的差异性,这是导致烟煤M燃烧性好于兰炭XJ的本质原因。     

褐煤用于高炉喷吹的可行性

采用热重分析及量热仪分析了褐煤与传统喷吹用无烟煤燃烧性及发热值的差异,并采用长管式煤粉爆炸性测定装置研究了粒度对褐煤爆炸性的影响。同时针对混煤中褐煤的适宜配加比例,研究了褐煤添加量与混煤的爆炸性和燃烧性的相关性。结果表明,褐煤粒度小于0.087mm后呈强爆炸性。但褐煤与无烟煤混合能够有效抑制爆炸性,当混合样品中褐煤的质量分数低于40%时混煤没有爆炸性。褐煤的燃烧性好于无烟煤,二者混合后随褐煤比例的增加,混煤的失重曲线出现双特征峰,提高褐煤掺混比能够改善混煤的燃烧性。综合以上研究结果表明,褐煤用于高炉喷吹时的比例控制在40%(质量分数)以下为宜。     

生物质炭化提质制备高炉喷吹燃料的研究

生物质原料具有碳中性的属性,将其用于高炉冶炼可以降低钢铁生产CO₂排放。以典型农林废弃物为原料制备生物质炭,研究了热解炭化和水热炭化工艺参数对制备生物质炭高炉喷吹性能的影响。结果表明,2种炭化方式均可有效脱除生物质原料中的挥发分,提升生物质炭的品质,但热解炭化会造成灰分富集,水热炭化能够同时脱除灰分,生物质热解炭的收得率低于水热炭。生物质热解炭和水热炭的着火点较低,其中水热炭具有强爆炸性,热解炭无爆炸性,生物质热解炭和水热炭的燃烧性能和可磨性优于高炉喷吹烟煤。有害元素分析表明,水热炭的碱金属含量远低于热解炭,对于林木类生物质,2种炭化方式制得的生物质炭均可应用于高炉喷吹生产,但需控制热解炭的喷吹量;对于秸秆类生物质,应优选水热炭化的方式进行炭化提质,以降低碱金属对高炉冶炼的负面影响。     

生物质炭煤粉高炉混合喷吹性能分析

在“双碳”目标积极推进的背景下,节能减排已经成为当前钢铁工业绿色可持续发展的重要任务之一。生物质作为可再生的碳源,应用于高炉炼铁可显著降低钢铁生产的CO₂排放。为改善生物质原料应用于高炉喷吹的冶金性能,分别采用热解炭化和水热炭化对生物质原料进行炭化提质制备生物质炭,并探究了生物质炭与煤粉混合搭配进行高炉喷吹的可行性。结果表明,生物质水热炭和热解炭的挥发分高于烟煤,当生物质炭以5%～20%比例与煤粉混合时会使混煤的固定碳含量和发热值降低,但降低幅度较小。当生物质炭配比低于20%时,混煤无爆炸性,着火点大于350℃,满足高炉制粉和喷吹系统的安全性能要求。生物质炭具有较好的可磨性和燃烧性,能够改善混煤的制粉性能和风口前的燃烧性能。生物质热解炭灰成分中含有较高的碱金属,造成生物质热解炭混煤的灰熔点降低幅度远大于生物质水热炭混煤。通过对生物质炭混煤方案的碱负荷变化分析发现,高炉喷吹生物质热解炭对高炉冶炼碱负荷影响大于水热炭,生物质炭配比为20%,高炉喷煤比为140 kg/t时,生物质热解炭混煤方案的碱负荷增加0.394 3 kg/t,生物质水热炭混煤方案的碱负荷增加0.00...     

基于非等温热重法的煤焦燃烧特性及反应动力学

利用非等温热重法研究了由津凯褐煤、万泰烟煤、冀中能源无烟煤和骊达宁无烟煤4种煤在不同变质情况下制备所得煤焦的燃烧特性,利用随机孔模型(RPM)、收缩核未反应芯模型和体积模型模拟了煤焦燃烧反应过程. 结果表明,煤焦燃烧性能与煤粉变质程度、灰分含量和升温速率有关;降低煤粉灰分含量、提高升温速率能够明显加快煤焦燃烧速率,缩短燃烧时间. 动力学计算表明,RPM模型表征煤焦燃烧效果最优,由其所计算的4种煤焦的表观活化能分别为55.74,88.26,84.27和101.30 kJ/mol.