【摘要】：高鋁鐵礦資源在我國儲量豐富,但由于其成分復雜,品位不一,一直無法得到充分的利用。本文提出了一種新型的用于處理高鋁鐵礦的渣鐵浴熔融還原工藝,其生產(chǎn)流程為:轉底爐(Rotary Hearth Furnace-RHF)將配碳球團進行預還原,鐵浴爐(Smelting Reduction Vessel-SRV)中進行預還原球團和熔劑的熔融還原與造渣,鐵浴爐煤氣經(jīng)過煤氣改質爐(GasReformingFurnace-GRF)生產(chǎn)高品質煤氣用于轉底爐和輸出。鐵浴反應器采用三層噴槍設計,包括上層氧槍為自由空間煤氣二次燃燒與熱量回傳提供保障;中層煤氧槍為上部熔渣中球團礦與熔劑的熔化以及熔渣的攪拌提供能量來源;下層煤氧槍為下部熔渣中鐵氧化物提供還原劑與熱量補充。本文從靜態(tài)模型,物理模型,實驗室實驗,擴大試驗等方面,對工藝進行初步探索,以期對工業(yè)實際應用提供理論和技術支持。建立了渣鐵浴熔融還原工藝的整體靜態(tài)模型,研究了不同預還原金屬化率(Pellet Metallization Rate-PMR)、終還原煤氣二次燃燒率(Post Combustion Ratio-PCR)等操作參數(shù)對工藝能耗的影響。針對渣鐵浴熔融還原反應器,建立了分區(qū)域靜態(tài)模型,研究了不同反應區(qū)域內二次燃燒率對煤粉分配、氧氣分配以及煤耗的影響,確定了最佳工藝參數(shù)為鐵浴爐煤氣二次燃燒率自由空間為55%,上部熔渣15%,下部熔渣0%,入爐球團金屬化率為80%。三層噴槍的設計可以通過調整各層反應區(qū)域的PCR,實現(xiàn)煤粉消耗、熱量消耗、煤粉分配以及氧氣分配的靈活控制。針對目前國內煤氣短缺的現(xiàn)狀,進行了在本文工藝模式下的煤制氣路線的研究。分別對轉底爐、豎爐工藝路線,以及使用不同金屬化率的含碳金屬化球團和氧化球團的條件下,煤制氣工藝的物料與能量消耗和生產(chǎn)能力,以及工藝參數(shù)進行了求解與優(yōu)化,確定了煤制氣工藝路線的適用條件和最佳工藝參數(shù),如以煉鐵煉渣為主,則采用轉底爐冶煉的煤制氣熔融還原工藝,轉底爐預還原金屬化率適中,SRV中PCR=20%,氧氣預熱溫度700℃。在鐵浴反應器物料平衡與熱平衡的基礎上,建立了反應器物理模型,對反應器內側吹噴槍的噴吹角度、插入深度,以及底吹噴槍的布置進行了正交實驗研究。對比了各個條件下操作參數(shù)對反應器混勻時間的影響,確定了操作參數(shù)對反應器混勻時間影響的顯著性,得出了混勻時間最短所對應的最佳噴吹條件:雙孔非對稱底吹布置,中槍角度50°,中槍插入深度180mm,下槍角度50°,下槍插入深度180mm。中槍深度和下槍角度對反應器混勻時間影響的顯著性較差,可依據(jù)實際生產(chǎn)需求進行調整而不影響反應器混勻時間。對鐵浴反應器內高鋁鐵礦球團礦在熔渣中的熔融現(xiàn)象,建立了一維非穩(wěn)態(tài)導熱模型,進行了數(shù)值模擬的研究,考察了不同渣浴溫度、球團直徑、球團預熱溫度、球團金屬化率以及熔渣C/A(CaO/Al2O3)對球團熔融過程的影響,掌握了不同條件下球團熔化時間、球團內部與表面渣殼溫度分布。以C/A為例,隨著熔渣C/A從1.7降至1.4,球團熔化速率加快25s。對預還原球團進行了熔分造渣實驗,對終渣物相組成進行了 DSC分析研究,并使用SEM、EDS等分析手段對實驗結果進行了檢測分析,掌握了不同降溫速率、C/A、MgO添加量對終渣物相組成的影響,得出了不同條件下鐵浴爐高溫熔渣最佳的凝固條件。以C/A=1.4為例,在MgO添加量為0、1、2%時,最佳降溫速率分別為10、10、15℃/min。進行了渣鐵浴反應器終還原熔分造渣擴大試驗研究。在1t級中頻感應爐內,使用工業(yè)現(xiàn)場原料,進行了鐵水及高鋁渣的生產(chǎn)試驗,驗證了實驗室研究結果的準確性并為現(xiàn)場可能遇到的問題提供了解決方案。擴大試驗表明能夠實現(xiàn)渣鐵分離,并得到自粉化活性高鋁渣。以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的條件為:熔煉溫度1600℃,熔渣C/A高于1.2且低于1.7,熔渣MgO含量低于1%,熔渣凝固過程保溫措施類似或優(yōu)于擴大試驗。
【圖文】：

Ｎａ２ＯＦｅ２0３，Ｆｅ溫度和配碳量，將苛性鈉固定在ＮａＡｌ0２中，實現(xiàn)了邋Ｆｅ收得率６０．６續(xù)浸出，Ａｂ０３收得率為８９．７１％。１＾＼￥（：等［８１進行了回轉窯法回收。通過添加ＣａＣ0３與ＭｇＣ0３的方法，將苛性鈉固定在Ｃａ２ＡｋＳｉ0７配碳量，實現(xiàn)了邋Ｆｅ收得率８１．４０％，磁選分離后剩余物料用于建［９］用等離子熔融還原法，添加石灰粉與焦炭作為熔劑與還原劑，實現(xiàn)。Ｙａｎｇ邋Ｙ等［１￣使用草酸溶液對赤泥進行了選擇性浸出的實驗研宄，，Ｆｅ的浸出率為９４．１５％，所得含鐵產(chǎn)物為ＦｅＣ２0４。其他冶金工作了研宄［１１＿１５］，，邋Ｆｅ收得率為６５￣７５％之間。逡逑“先鐵后鋁”方案逡逑１為印度高鋁鐵礦（３．０￣５．５％Ａｋ0３）邋“先鐵后鋁”綜合利用的流程圖［１６鐵礦經(jīng)過選礦將塊礦（１．９％Ａｋ0３）直接用于高爐煉鐵，粉礦（２．７％，直選的尾礦（１０％Ａ１２0３）以及燒結尾礦進行進一步的回收利用，以化。逡逑

邐第１章緒論逡逑鋼，這對于沒有條件采用天然氣氣基豎爐法生產(chǎn)海綿鐵的國家更具有重要意義［２９］，圖１．２逡逑為ＣＯＲＥＸ工藝流程圖［氣逡逑Ｌｕｍｐ逡逑Ｏｒｅ邋ＰｅＨｅｔｓ＾ｉｎｔｅｒ逡逑Ｃｏａｌ邐Ａｄｄｉｊｉｖｅｓ逡逑Ｕｎｄｅｒｓｉｚｅ邋Ｏｒｅ邋Ｉ邐１邐ｑｒｎ邋ｉｈｈｍ逡逑ＪＬ，邐Ｔｏｐ邋Ｇａｓ邐Ｅｘｐｏｒｔ邋Ｇａｓ逡逑ｙＬｙ邋Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邐又邋ｊ逡逑Ｊ邐ｋｊｓｚｓＬｊ＾ｓｂ邐＂邋Ｑ逡逑ｐｊｔ？Ｔｌ３邋淲，逡逑Ｍｅｌｌｅｒ－邋＼邐）邐邐ＣｏｏｌｉｔｖｇＧａｓ邋Ｖ逡逑ａａｓｉｆ，ｅ，邋＼邐／，邋Ｄｕｓｔ逡逑Ｈｏｔ邋Ｍｅｔａｌ邐Ｌ—！逡逑ａｒｗＪ邋Ｓｌａｇ邋ＪＴ，，，￣ｎＢＨ（Ｂ邋Ｏｘｙｇｅｎ逡逑圖１．２邋ＣＯＲＥＸ熔融還原工藝流程圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｆｌｏｗ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＣＯＲＥＸ邋ｓｍｅｌｔｉｎｇ邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑ＣＯＲＥＸ煉鐵過程在兩個反應器中完成。以鐵塊礦、燒結礦或球團礦為原料在其上逡逑部的預還原豎爐中進行還原得到金屬化率約９０％的海綿鐵；下部的熔融氣化爐將海綿鐵逡逑熔煉成鐵水并產(chǎn)出還原豎爐所需的煤氣［３１－３２］。若使用冷固結含碳球團作為ＣＯＲＥＸ冶煉逡逑的原料，其高溫冶金性能滿足ＣＯＲＥＸ預還原工藝的工藝要求，且含碳球團具有優(yōu)良的逡逑還原性，能承受更高的還原溫度而不軟熔粘結，允許提高豎爐的操作溫度，從而提高逡逑ＣＯＲＥＸ預還原爐的生產(chǎn)率［３３］。ＣＯＲＥＸ工藝必須使用塊礦或者球團礦或者兩者混合使逡逑用
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF557

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