东北某炼铁厂原燃料特性及优化研究

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近年来随着焦煤、焦炭和铁矿石等原燃料的价格不断攀升,降低铁水成本成为提高炼铁厂经济效益和市场竞争力的主要主要方法之一。为适应这个调整,以东北某钢铁企业为代表,炼铁技术也发生了很大的变化,特别是在其高炉原燃料中大量使用捣固焦和PB块矿。原燃料结构的改变对高炉稳定顺行带来新的挑战,本文针对东北某炼铁厂的原燃料条件,采用等溶损率的方法研究捣固焦的性质,通过建立动力学模型、实验室实验等手段研究PB块矿还原反应的影响规律,优化炉料结构。本文的主要研究内容和结论如下:(1)四种捣固焦中捣固焦D的碱催化水平最高,捣固焦A次之,捣固焦C再次之,捣固焦B的碱催化水平最低。碳微晶发展水平捣固焦A和捣固焦C最好、捣固焦D再次之、捣固焦B较低。捣固焦C的OTI指数最高,捣固焦B和捣固焦A依次减少,捣固焦D最低。四种捣鼓焦的发热值由高到低是捣固焦A、捣固焦D、捣固焦C和捣固焦B。(2)焦炭综合热性质实验表明,通过等温等溶损率的方法能够更好的评价捣固焦在高炉内“真实”性能的优劣,捣固焦A的强度最优,捣固焦D次之,捣固焦C再次之,捣固焦B最差,但需要注意的是在高温段(1300℃),捣固焦C的强度有大幅下降的趋势。(3)三种烧结矿的软熔滴落性能基本满足高炉冶炼要求,但熔滴区间均稍宽。球团矿的软熔滴落性能较好。PB块矿的软化开始温度很低,软化和熔滴区间都很宽,压差极大,表明其对高炉软熔滴落带的透气性十分不利。采用未反应核模型动力学方程和Arrhenius图均计算得出PB块矿的还原反应过程由界面化学反应和气体内扩散混合控制,界面化学反应为限制性环节。(4)随着PB块矿配比的增加,混合矿的还原性随之降低,且PB块矿比例越高混合矿的还原性降低速度较快,混合含铁炉料中PB块矿比例最高可到20%。根据烧结矿、球团矿和块矿的还原后微观结构,可以发现:铁矿石边缘的还原均比较充分,主要包括金属铁和硅酸盐;铁矿石中心的还原情况决定着铁矿石的冶金性能优劣,铁矿石中心的金属铁占比由高至低依次是块矿、烧结矿和球团。
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