热态改性转炉渣转杯粒化试验研究

利用铁尾矿热态改性转炉渣制备出与高炉渣碱度相近的复配渣,对复配渣进行转杯粒化试验,分析了不同碱度对复配渣玻璃化率和渣粒、渣棉产生量的影响。试验结果表明,随着复配渣四元碱度的降低,粒化渣粒玻璃化率逐渐升高,颗径小于3mm渣粒产生量逐渐下降,渣棉产生量逐渐增加;复配渣四元碱度≤1. 1时,产生大量渣棉,渣粒产生量明显减少;四元碱度≥1. 2的铁尾矿改性转炉渣具备利用转杯粒化工艺进行干式粒化和余热回收的技术可行性。     

国内外转杯法高炉渣粒化工艺研究进展

目前广泛采用的高炉渣处理工艺为水淬法,既消耗大量的水资源,又没有回收利用高炉渣的余热,同时污染水和大气.转杯法高炉渣粒化工艺属于干法粒化,可以克服水淬法的上述问题.分别介绍了英国、日本、澳大利亚和中国对转杯法高炉渣粒化工艺的研究进展,并展望了转杯法高炉渣粒化工艺的发展前景.     

高炉渣转杯法粒化的实验关联式

对高炉渣转杯法粒化过程进行分析,利用量纲分析法得出该过程所涉及到物理量的无量纲准则数.通过实验确定渣粒直径与各准则数之间的关系,得出准则数方程.     

高炉渣干式离心粒化的建模仿真研究

通过建立熔渣粒化过程的物理和数学模型,对高炉熔渣干式离心粒化过程进行了数值模拟,并通过小型试验加以验证。针对平板式转盘干式离心粒化过程,分析比较了不同的熔渣温度(或黏度)、表面张力和转盘转速等因素对熔渣离心粒化过程的影响,获得离心粒化的最佳工艺参数。研究发现,随着转盘转速的增加,粒化效果大大改善;熔渣温度(或黏度)对粒化效果的影响也较大,熔渣温度越高(或黏度越小),粒化效果越好;熔渣的表面张力越大,粒化效果越差。     

流体转杯离心粒化特性试验

 针对高温熔融高炉渣转杯粒化技术,为了探索离心粒化过程中熔渣颗粒形成的机理及熔渣体流量、转杯转动速度等参数对颗粒粒径的影响,以水为粒化试验工质,以直径110 mm的转杯为离心粒化器,开展了离心粒化可视化试验。研究了工质在转杯表面的流动和在转杯边缘形成液丝、液丝断裂成液滴的机理,以及液丝长度、顶端液滴粒径随时间的变化趋势;基于图像处理技术分析了转杯转速、工质流量对粒化液滴的粒径分布和平均粒径的影响规律。结果表明：转杯表面液膜在转杯边缘形成若干凸起,并沿转杯运动的切线方向延伸形成液丝,液丝长度随时间呈线性变化关系,液丝顶端液滴粒径基本保持不变;随着工质流量降低和转杯转速升高,液滴平均粒径呈减小趋势,液滴速度接近转杯圆周速度。     

高炉渣干法粒化技术的分析

 对比了高炉渣干法粒化与干熄焦技术的特点,发现高炉渣的理化性能与焦炭差距很大,因此高炉渣的干法粒化不能采用干熄焦路线。根据高炉渣的用途,干法粒化路线可分为回收热能、生成水泥原料等技术路线。单独回收热能技术,可不考虑高炉渣的玻璃化;仅考虑作为水泥原料,则可不考虑回收热能,因此技术难度降低,便于工业化。高炉渣作为水泥原料同时回收热能技术路线,理论上经济效益最高,但是技术难度很大。     

高炉渣干式平盘粒化实验研究

粒化颗粒的大小取决于粒化盘的转速和其形状结构。在这个实验中,熔融状态的熔渣在重力作用下流向粒化盘中心,在粒化盘表面形成薄膜,并在边缘被甩出粒化。速度越高,熔滴越小,球形越多,颗粒越均匀。此外,粒化盘的直径也直接影响粒化效果。所得实验结果对有效回收熔渣将提供宝贵的资料。     

高炉渣干式离心粒化实验研究

针对水冷高炉渣耗水量大、能量未回收、污染重等问题,进行了高炉渣干式离心粒化实验研究。结果表明:(1)高炉渣的玻璃体含量均在95%以上,可以作为水泥原料使用;(2)渣温度高、流量小、粒化盘直径大,粒化后渣粒越小,粒化理想时,88%渣粒径<4.75mm;(3)粒化盘的表面特性影响其粒化效果。其表面光洁度越高,渣粒的粒径越小且均匀,粒化后的渣粒越接近于球形;粗糙的粒化盘易拉出玻璃丝。     

工业熔渣离心粒化数值模拟

针对熔渣离心粒化过程,采用VOF法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明：同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长与尖端直径的比值、破碎长度均更大;不同转速下,同种熔渣破碎波长与尖端直径的比值趋于一致,破碎长度与尖端直径的比值与韦伯研究的结果相似;铜渣和高炉熔渣粒化产生的颗粒粒径均随转速的增大而减小,与高炉熔渣相比,铜渣在粒化过程中可以获得大量更小尺寸的颗粒;随着转速的增加,铜渣的平均粒径变化较小,更有利于从高温颗粒中回收余热.     

转杯粒化装置中高炉渣颗粒换热特性模拟

针对转杯粒化装置中高炉渣颗粒飞行和撞击壁面的换热过程,采用CFD-DEM方法中的欧拉模型对粒化仓中的气固两相流动和换热进行了三维瞬态模拟,考虑了流体相与固体相之间的动量交换和固体相对流体相的影响,主要研究了不同的颗粒直径、颗粒质量流量和空气进口速度对粒化装置内部温度分布及气固换热效果的影响.结果表明:粒化装置内部的高温...     

高炉渣不同干法粒化工艺的对比试验

 为了改善高炉渣的干法粒化效果,确定合适的粒化工艺,通过对高炉渣进行多种方式的干法粒化试验,比较了不同粒化方式的特征及机制,结果表明,随着冷淬风量的增大,粒化渣向针状和丝状形态转变,传统风淬无法获得理想的颗粒尺寸和形态;采取气水混淬粒化可在较小的风量条件下改善液态渣的粒化效果,避免丝状渣的产生,可作为未来风淬法的发展方向;机械粒化效果优于风淬粒化,采取机械与风淬联合粒化,可获取最优的粒化和玻璃化效果。     

不同结构粒化器表面高炉渣液膜的流动特性

在高炉渣离心粒化热回收工艺中,粒化得到的颗粒尺寸对余热回收效果至关重要,而颗粒尺寸又与粒化器表面液膜的流动特性息息相关,因此增进对粒化器表面液膜流动特性的认识可为离心粒化技术提供指导。采用数值模拟方法研究了离心粒化过程中粒化器结构对液膜流动的影响;讨论了半径、倾角、深度等参数对粒化器表面液膜厚度的影响及其作用机理,并获取了流体在粒化器表面运动轨迹与液膜厚度的关系。结果表明:转杯粒化器的内倾角介于40°~60°之间或深度介于10~12mm之间时粒化效果最佳,其相应液膜厚度约为0.300mm。与等径的转盘粒化器相比,其液膜厚度减小约32%。粒化器结构对液膜厚度的影响可归因于粒化器表面流体运动轨迹长度的变化,当流体运动轨迹长度增大时,其对应的液膜厚度就越小,二者呈非线性负相关关系。     

高炉渣干法轮式粒化半工业试验

设计了高炉渣干法粒化轮式粒化器和炉渣竖式冷却器,并开展了600 kg/h规模的干法轮式粒化半工业试验。研究了轮式粒化器转速、雾化冷却水量等关键参数对炉渣粒化颗粒粒径分布、球形度、颗粒玻璃体含量等结果的影响,掌握了高炉渣干法轮式粒化设备的最佳运行参数,为后续工业试验提供了良好基础。试验结果表明,粒化器转速为1 400 r/min、冷却水量为40 L/h时,粒化颗粒的球形度良好,94%以上粒径均小于5 mm,玻璃体含量大于95%。     

高炉渣综合利用现状及发展趋势

介绍高炉渣干法与湿法处理工艺及其余热利用方式的国内外研究和应用现状,评述了底滤法（OCP）、因巴法（INBA）典型的水淬法工艺,重点概括了风淬法、双滚筒法、离心粒化法3种干法处理技术的研究进展和发展趋势。最后得出结论：离心粒化处理工艺在充分利用高炉渣的高品质热源同时,不会产生硫化氢、二氧化硫等有害气体,不会造成水资源的浪费,是今后高炉渣处理工艺的发展趋势。     

高炉渣处理技术的现状及发展方向

阐述了拉萨法(RASA)、因巴法(INBA)、图拉法(TYNA)、底滤法(OCP)等当前高炉渣处理工艺的技术现状,认为目前的高炉渣处理存在水耗大、炉渣显热利用率低和硫化物等污染物排放的问题。拟开发的高炉渣干式粒化工艺能有效解决这些问题,是高炉渣处理利用的发展趋势。     

转杯粒化工艺高温熔渣换热数值模拟

转杯粒化器是高温熔渣离心粒化余热回收系统中最关键的部件,它与高温熔渣接触后的换热和温度分布直接影响到转杯的安全运行。由于熔渣温度超过1 500℃,现有的试验测温手段受到了很大限制,因此,从数值模拟出发,研究高温熔渣在转杯上流动换热特性以及凝固渣壳的形成规律,结果表明,渣壳厚度与转速呈负相关,转杯表面热流密度以及对应的壁面温度均与渣壳厚度呈负相关,转杯边缘的渣壳厚度最薄,同时温升速率及温度在转杯内部最高。通过在转杯表面设置耐火材料能显著降低转杯不锈钢内部温度,从而起到对不锈钢本体热防护的作用。     

由熔融高炉渣制备微晶玻璃

采用熔融法,由熔融高炉渣制备性能稳定的基础玻璃.通过对基础玻璃的差热分析确定微晶玻璃的热处理工艺制度.结合X射线衍射分析、扫描式电子显微镜观察等现代研究方法,确定了微晶玻璃热处理制度的最佳工艺参数,并研究了微晶玻璃的晶体生长方式.微晶玻璃的热处理最佳工艺参数为:核化温度850℃,保温1.5 h;晶化温度935℃,保温1 h.玻璃首先从表面开始析晶,然后逐步向内部生长.实验所得微晶玻璃的力学性能,如抗折强度、耐酸碱性和硬度,均优于天然大理石.     

Numerical investigation of breakup process of molten blast furnace slag through air quenching dry granulation technique

Molten slag is broken up by supersonic air into droplets through the air quenching dry slag granulation technique. The breakup process of blast furnace slag dir...