【摘要】：高鋁鐵礦資源在我國(guó)儲(chǔ)量豐富,但由于其成分復(fù)雜,品位不一,一直無(wú)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(zhuǎn)底爐(Rotary Hearth Furnace-RHF)將配碳球團(tuán)進(jìn)行預(yù)還原,鐵浴爐(Smelting Reduction Vessel-SRV)中進(jìn)行預(yù)還原球團(tuán)和熔劑的熔融還原與造渣,鐵浴爐煤氣經(jīng)過(guò)煤氣改質(zhì)爐(GasReformingFurnace-GRF)生產(chǎn)高品質(zhì)煤氣用于轉(zhuǎn)底爐和輸出。鐵浴反應(yīng)器采用三層噴槍設(shè)計(jì),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(tuán)礦與熔劑的熔化以及熔渣的攪拌提供能量來(lái)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(bǔ)充。本文從靜態(tài)模型,物理模型,實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn),擴(kuò)大試驗(yàn)等方面,對(duì)工藝進(jìn)行初步探索,以期對(duì)工業(yè)實(shí)際應(yīng)用提供理論和技術(shù)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(yù)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(duì)工藝能耗的影響。針對(duì)渣鐵浴熔融還原反應(yīng)器,建立了分區(qū)域靜態(tài)模型,研究了不同反應(yīng)區(qū)域內(nèi)二次燃燒率對(duì)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(tuán)金屬化率為80%。三層噴槍的設(shè)計(jì)可以通過(guò)調(diào)整各層反應(yīng)區(qū)域的PCR,實(shí)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(duì)目前國(guó)內(nèi)煤氣短缺的現(xiàn)狀,進(jìn)行了在本文工藝模式下的煤制氣路線的研究。分別對(duì)轉(zhuǎn)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(tuán)和氧化球團(tuán)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(jìn)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(zhuǎn)底爐冶煉的煤制氣熔融還原工藝,轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原金屬化率適中,SRV中PCR=20%,氧氣預(yù)熱溫度700℃。在鐵浴反應(yīng)器物料平衡與熱平衡的基礎(chǔ)上,建立了反應(yīng)器物理模型,對(duì)反應(yīng)器內(nèi)側(cè)吹噴槍的噴吹角度、插入深度,以及底吹噴槍的布置進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比了各個(gè)條件下操作參數(shù)對(duì)反應(yīng)器混勻時(shí)間的影響,確定了操作參數(shù)對(duì)反應(yīng)器混勻時(shí)間影響的顯著性,得出了混勻時(shí)間最短所對(duì)應(yīng)的最佳噴吹條件:雙孔非對(duì)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(duì)反應(yīng)器混勻時(shí)間影響的顯著性較差,可依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求進(jìn)行調(diào)整而不影響反應(yīng)器混勻時(shí)間。對(duì)鐵浴反應(yīng)器內(nèi)高鋁鐵礦球團(tuán)礦在熔渣中的熔融現(xiàn)象,建立了一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型,進(jìn)行了數(shù)值模擬的研究,考察了不同渣浴溫度、球團(tuán)直徑、球團(tuán)預(yù)熱溫度、球團(tuán)金屬化率以及熔渣C/A(CaO/Al2O3)對(duì)球團(tuán)熔融過(guò)程的影響,掌握了不同條件下球團(tuán)熔化時(shí)間、球團(tuán)內(nèi)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(tuán)熔化速率加快25s。對(duì)預(yù)還原球團(tuán)進(jìn)行了熔分造渣實(shí)驗(yàn),對(duì)終渣物相組成進(jìn)行了 DSC分析研究,并使用SEM、EDS等分析手段對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了檢測(cè)分析,掌握了不同降溫速率、C/A、MgO添加量對(duì)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(shí),最佳降溫速率分別為10、10、15℃/min。進(jìn)行了渣鐵浴反應(yīng)器終還原熔分造渣擴(kuò)大試驗(yàn)研究。在1t級(jí)中頻感應(yīng)爐內(nèi),使用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)原料,進(jìn)行了鐵水及高鋁渣的生產(chǎn)試驗(yàn),驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果的準(zhǔn)確性并為現(xiàn)場(chǎng)可能遇到的問(wèn)題提供了解決方案。擴(kuò)大試驗(yàn)表明能夠?qū)崿F(xiàn)渣鐵分離,并得到自粉化活性高鋁渣。以實(shí)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(guò)程保溫措施類似或優(yōu)于擴(kuò)大試驗(yàn)。
【圖文】：

Ｎａ２ＯＦｅ２0３，Ｆｅ溫度和配碳量，將苛性鈉固定在ＮａＡｌ0２中，實(shí)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(jìn)行了回轉(zhuǎn)窯法回收。通過(guò)添加ＣａＣ0３與ＭｇＣ0３的方法，將苛性鈉固定在Ｃａ２ＡｋＳｉ0７配碳量，實(shí)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(shí)現(xiàn)。Ｙａｎｇ邋Ｙ等［１￣使用草酸溶液對(duì)赤泥進(jìn)行了選擇性浸出的實(shí)驗(yàn)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(guò)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(jié)尾礦進(jìn)行進(jìn)一步的回收利用，以化。逡逑

邐第１章緒論逡逑鋼，這對(duì)于沒(méi)有條件采用天然氣氣基豎爐法生產(chǎn)海綿鐵的國(guó)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?zé)掕F過(guò)程在兩個(gè)反應(yīng)器中完成。以鐵塊礦、燒結(jié)礦或球團(tuán)礦為原料在其上逡逑部的預(yù)還原豎爐中進(jìn)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(jié)含碳球團(tuán)作為ＣＯＲＥＸ冶煉逡逑的原料，其高溫冶金性能滿足ＣＯＲＥＸ預(yù)還原工藝的工藝要求，且含碳球團(tuán)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(jié)，允許提高豎爐的操作溫度，從而提高逡逑ＣＯＲＥＸ預(yù)還原爐的生產(chǎn)率［３３］。ＣＯＲＥＸ工藝必須使用塊礦或者球團(tuán)礦或者兩者混合使逡逑用
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF557

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉清才，張丙懷，張濤，鄒德余，余茂華;熔融還原型熔體對(duì)爐襯侵蝕的研究[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1994年03期

2 郭占成;王大光;許志宏;宣德茂;;熔融還原過(guò)程中磷的行為[J];鋼鐵;1992年02期

3 陶衛(wèi)國(guó);;美國(guó)蒙特拿及加里福尼亞鉻礦的預(yù)還原和熔融還原[J];江蘇冶金;1984年01期

4 片山博，春宇;預(yù)還原鉻鐵礦的熔融還原研究[J];湖南冶金;1995年05期

5 杜挺;;我國(guó)熔融還原技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)[J];鋼鐵;1993年09期

6 何平,鄧開(kāi)文,張榮生;預(yù)還原球團(tuán)在鐵碳熔體中熔融還原傳質(zhì)規(guī)律的研究[J];化工冶金;1994年01期

7 陳文彬;付輝龍;毛佳君;洪新;;不銹鋼冶煉渣鐵浴熔融還原動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[J];上海金屬;2012年04期

8 李堅(jiān)強(qiáng);王文武;甘菲芳;吳吉光;;鐵浴式熔融還原渣對(duì)鎂鉻材料侵蝕的研究[J];耐火材料;2011年01期

9 ;Isarna新熔融還原工藝[J];燒結(jié)球團(tuán);2010年03期

10 郭興忠,張丙懷,陽(yáng)海彬,楊輝;熔融還原處理低品位氧化鋅礦的研究[J];礦冶工程;2003年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 尼爾·古德曼;亞德里安·姆爾;梅根·約翰遜;;奎那那HIsmelt工廠調(diào)試生產(chǎn)[A];2005中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（第1卷）[C];2005年

2 曹朝真;孟玉杰;梅叢華;章啟夫;李勇;毛慶武;;HIsmelt熔融還原工藝工業(yè)化最新進(jìn)展[A];第十一屆中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集——S01.煉鐵與原料[C];2017年

3 賈利軍;于國(guó)華;張向國(guó);王冰;孟淑敏;;HIsmelt熔融還原優(yōu)化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐[A];2017年全國(guó)高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C];2017年

4 余珊;王楠;鄒宗樹(shù);邵磊;;HIsmelt熔融還原鐵浴爐數(shù)值模擬初探[A];中國(guó)金屬學(xué)會(huì)2008年非高爐煉鐵年會(huì)文集[C];2008年

5 李強(qiáng);鄒宗樹(shù);馮明霞;;鐵礦粉冷態(tài)流化床數(shù)值模擬的基礎(chǔ)研究[A];2006年中國(guó)非高爐煉鐵會(huì)議論文集[C];2006年

6 余琨;;原礦原煤冶煉——21世紀(jì)與高爐競(jìng)爭(zhēng)的煉鐵方式[A];1997中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（上）[C];1997年

7 喬耀文;;COREX熔融還原與HYL-ZR直接還原經(jīng)濟(jì)分析[A];中國(guó)新時(shí)期思想理論寶庫(kù)——第三屆中國(guó)杰出管理者年會(huì)成果匯編[C];2007年

8 喬耀文;;COREX熔融還原與HYL-ZR直接還原經(jīng)濟(jì)分析[A];2006年中國(guó)非高爐煉鐵會(huì)議論文集[C];2006年

9 沙永志;;國(guó)外煉鐵節(jié)能減排工藝和技術(shù)[A];2012年全國(guó)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)文集（上）[C];2012年

10 孔令壇;任大寧;;轉(zhuǎn)底爐冶煉珠鐵新工藝[A];第七屆(2009)中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（報(bào)告與分會(huì)場(chǎng)特邀報(bào)告）[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 趙華盛　王臣 李肇毅 周渝生;流態(tài)化技術(shù)在世界熔融還原工藝中的應(yīng)用[N];中國(guó)冶金報(bào);2010年

2 記者 崔璧君 通訊員 張小兵;熔融還原鐵項(xiàng)目落戶中旗[N];巴彥淖爾日?qǐng)?bào)(漢);2010年

3 李華;熔融還原技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)走向③[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2005年

4 李振洪;高爐煉鐵與熔融還原[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

5 劉瀏;COSRI熔融還原技術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2001年

6 李華;熔融還原技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)走向②[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2005年

7 羅星源 薛文東;熔融還原及其耐火材料[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

8 劉文權(quán);熔融還原和高爐煉鐵，競(jìng)爭(zhēng)力孰強(qiáng)孰弱?[N];中國(guó)冶金報(bào);2010年

9 張建良(作者單位：北京科技大學(xué));全面考慮 積極研發(fā) 綜合利用[N];中國(guó)冶金報(bào);2005年

10 羅星源 薛文東;熔融還原及其耐火材料[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 何奕波;渣鐵浴熔融還原法處理高鋁鐵礦的工藝初探[D];東北大學(xué);2016年

2 張波;鐵浴碳—?dú)鋸?fù)吹終還原反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)研究[D];上海大學(xué);2012年

3 范國(guó)鋒;基于熱分析及其時(shí)間序列分析的高磷鐵礦還原過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

4 唐祁峰;高硅白云石熔融還原煉鎂新技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 劉衍輝;高爐法制備高鉻低鎳不銹鋼母液的工藝基礎(chǔ)研究[D];重慶大學(xué);2017年

6 崔玉元;鋼渣中有價(jià)組元回收及資源化利用的基礎(chǔ)研究[D];東北大學(xué);2013年

7 馮孔方;冶金反應(yīng)器內(nèi)多相流動(dòng)數(shù)值模擬[D];上海大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李承志;厚渣層鐵浴熔融還原的物理模擬研究[D];東北大學(xué);2013年

2 李虎;惠民鐵礦混合預(yù)熔脫磷劑熔融還原的實(shí)驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

3 熊洪進(jìn);云南惠民高磷鐵礦熔融還原高效脫磷的熔渣性能研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

4 齊翼龍;氧氣頂吹熔融還原技術(shù)冶煉鈦鐵礦的試驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

5 燕春培;電爐熔煉貧鐵礦及熔渣制備微晶玻璃實(shí)驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2014年

6 胡建寶;熔融還原赤泥合成鋁酸鈣的研究[D];武漢科技大學(xué);2010年

7 李茜;熔融法還原中低品位磷礦的工藝及動(dòng)力學(xué)研究[D];武漢工程大學(xué);2013年

8 王鑫;銅渣提鐵綜合利用試驗(yàn)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2016年

9 惾亞麗;高磷鐵礦混合鈦鐵礦的富氧頂吹熔融還原實(shí)驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

10 范國(guó)鋒;高磷鐵礦直接熔融還原動(dòng)力學(xué)復(fù)雜性研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2618122