流化床还原铁矿粉过程中的粘结失流研究

论文摘要

近年来,我国钢铁工业发展迅速,导致冶金焦的价格一路攀升甚至供应紧张,使得炼铁成本不断增加。COREX流程使用非焦煤资源作为主体燃料,从根本上改善了炼铁工业的能源结构,其优势日渐显著。韩国浦项在COREX基础上开发了FINEX流程,此流程最显著的特点是预还原单元使用流化床代替需要块矿作为原料的竖炉。流化床的粘结失流问题正是影响流程应用的关键所在。浦项为避免粘结失流的发生采取了降低还原温度和添加燃料的措施。这样虽然能避免粘结失流的发生,但是由于床内温度的降低,使得还原气利用率和铁矿粉还原速度都降低,增加了吨铁的成本。论文叙述了关于粘结失流的试验,并进行了理论分析,给出了一些建议,力求找出即经济又可行的抑制粘结失流的方法。在试验过程中除使用了气体分析仪、电子天平等常规设备外,还使用了非常规设备——可视化流化床。流化床反应器的材料为石英玻璃管,可直接观察床内的流化现象,能够及时准确地判断是否发生失流,这一点在国内外还未见报导。实验室试验过程分为两步。第一步是粘结失流机理的研究,使用可视化流化床进行试验,收集失流后的样品,进行成分化验以及电镜观察其微观结构,从而揭示失流机理;第二步是抑制粘结失流的研究,将流程所需的燃料和熔剂按一定粒度混入到铁矿粉中,试验观察失流温度,从而判断其效果。通过课题的试验研究,揭示了粘结失流的发生机理,与此同时找到了行之有效地抑制粘结失流的方法。试验结果显示出在工业化生产的还原温度下,将焦粉混入到铁矿粉中能够有效地防止粘结失流的发生。这说明使用流化床代替竖炉将是完全可行的,也能够生产出转炉所需的合格铁水。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 熔融还原工艺
• 1.1.1 熔融还原工艺发展概况
• 1.1.2 熔融还原工艺的分类和对比
• 1.2 主要熔融还原工艺介绍及其比较
• 1.2.1 DIOS 工艺
• 1.2.2 HISMELT 工艺
• 1.2.3 AISI 工艺
• 1.2.4 COREX 工艺
• 1.2.5 FINEX 工艺
• 1.2.6 几种主要的熔融还原工艺对比和分析
• 1.3 FINEX 流程与高炉流程的比较
• 1.3.1 环境保护的比较
• 1.3.2 生产成本比较
• 1.3.3 建厂投资比较
• 1.3.4 优质煤气是FINEX 技术的又一优势
• 1.4 流化床还原铁矿粉时的粘结失流
• 2 研究内容和试验介绍
• 2.1 研究目的
• 2.1.1 FINEX 流程存在的问题
• 2.1.2 解决方法的探讨
• 2.1.3 试验目的
• 2.2 研究内容和方案
• 2.2.1 主要研究设备
• 2.2.2 主要研究内容
• 2.2.3 试验方案
• 2.3 试验介绍
• 2.3.1 粘结失流机理试验研究
• 2.3.2 抑制粘结失流试验研究
• 3 试验数据及分析
• 3.1 试验数据
• 3.1.1 试验原料成分
• 3.1.2 粘结失流机理试验研究结果
• 3.1.3 抑制粘结失流试验研究结果
• 3.2 试验数据分析
• 3.2.1 失流现象与气氛的关系
• 3.2.2 失流现象与矿粉种类的关系
• 3.2.3 失流现象与温度的关系
• 3.2.4 粘结失流还原率与还原温度的关系
• 3.2.5 失流温度与气流速度的关系
• 3.2.6 还原剂种类和铁的析出形态
• 3.2.7 粘结失流机理分析
• 3.2.8 混入抑制剂后的分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集