【摘要】：COREX作為最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的非高爐煉鐵工藝,設(shè)計(jì)初衷是減少煉鐵過程對(duì)焦炭的使用量,減少污染物排放,但COREX煉鐵工藝仍存在一些技術(shù)問題,其中爐料黏結(jié)和煤氣反竄是影響煤氣流分布的重要因素。雖然研究人員分別提出了抑制爐料黏結(jié)和緩解煤氣反竄現(xiàn)象的方法,但針對(duì)采取爐料黏結(jié)方法和綜合考慮兩者對(duì)COREX豎爐煤氣流分布的影響研究較少。本論文根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的抑制黏結(jié)方法,即在球團(tuán)表面涂覆抑制劑,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,確定豎爐內(nèi)空隙度分布狀況,分析涂覆抑制劑對(duì)豎爐內(nèi)煤氣流分布的影響規(guī)律。進(jìn)一步結(jié)合緩解煤氣流反竄的措施,對(duì)豎爐內(nèi)采用抑制劑前后煤氣流分布狀況進(jìn)行數(shù)值模擬,為COREX工藝發(fā)展提供理論依據(jù)。論文主要研究結(jié)論如下:(1)根據(jù)前期抑制黏結(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析得出有無涂覆抑制劑時(shí)不同實(shí)驗(yàn)溫度下豎爐球團(tuán)間空隙度。并結(jié)合前人研究的豎爐內(nèi)溫度分布狀況,確定COREX預(yù)還原豎爐內(nèi)空隙度分布。相比未涂覆抑制劑,采用涂覆抑制劑時(shí),豎爐內(nèi)相同位置上空隙度有所提高。(2)COREX豎爐采用未涂覆抑制劑球團(tuán)作為入爐爐料時(shí),爐內(nèi)壓力有上至下逐漸升高,豎爐內(nèi)壓差為24.88kPa。當(dāng)采用涂覆抑制劑球團(tuán)時(shí),豎爐內(nèi)壓差為20.5k Pa,相比未涂覆抑制劑時(shí)壓差降低了17.60%,豎爐整體壓力均有所上升,提高了豎爐內(nèi)中心氣流流速,更有利于煤氣通過球團(tuán)間空隙到達(dá)豎爐中心,促進(jìn)中心爐料還原。(3)為緩解豎爐內(nèi)煤氣流反竄現(xiàn)象,對(duì)豎爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,在COREX豎爐加裝AGD或CGD。加裝AGD或CGD,均能提高豎爐整體壓力水平,提高豎爐中心的煤氣流速,使中心區(qū)域爐料還原充分。當(dāng)采用涂覆抑制劑并加裝AGD時(shí),增加了豎爐下部煤氣死區(qū)的體積;當(dāng)采用涂覆抑制劑并加裝CGD時(shí),有效提高了豎爐下部煤氣速度,但豎爐上部煤氣速度有所下降。
【圖文】：

1-預(yù)還原豎爐；2-螺旋排料器；3-熔融氣化爐；4-熱旋風(fēng)除塵器；5-冷去煤氣洗滌器；6-爐頂煤氣洗滌器；7-煤氣加壓泵；8-加煤斗圖 1.1 COREX 工藝流程圖[11]n shaft furnace; 2-Screw discharge device; 3-Melt-gasifier furnace; 4-Hot cyor; 5-Cooled gas scrubber; 6-Top gas scrubber; 7-Gas pressurized pump; 8-CFig. 1.1 Flow diagram of COREX process預(yù)還原豎爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)較為復(fù)雜，爐料除了含鐵原料，還有反應(yīng)如下 1.1-1.12 式：= 2FeO + CO2ΔHΘ= 43.28kJ/mol 3FeO + CO2ΔHΘ= 19.24kJ/mol Fe + CO2ΔHΘ= 10.98kJ/mol 2Fe3O4+ H2O ΔHΘ= 2.72kJ/mol 3FeO + H2O ΔHΘ= 59.8kJ/mol e + H2O ΔHΘ= 29.58kJ/mol O + CO2ΔHΘ= 179.06kJ/mol = CaO MgO + 2CO2ΔHΘ= 303.73kJ/mol ΔHΘ= 43.38kJ/mol

形成濃密相，使得爐料還原時(shí)間變長，還原后海綿鐵金屬化率降低。P. LM. Wong[26]通過研究豎爐內(nèi)球團(tuán)間黏結(jié)現(xiàn)象。結(jié)果表明，當(dāng)還原溫度大于 820℃時(shí)，球團(tuán)間黏結(jié)行為加劇。Shao J H 等人[27]研究了溫度對(duì)含鐵原料黏結(jié)行為的影響，結(jié)果表明，當(dāng)鐵含量大于 98%時(shí)，溫度為 400℃～500℃，鐵粉的體晶格開始明顯流動(dòng)，，當(dāng)溫度上升至 600℃～700℃之間時(shí)，鐵粉之間開始黏結(jié)。李維國[28]通過將寶鋼的 COREX-3000 和印度京德爾 COREX-2000 的生產(chǎn)實(shí)踐狀況進(jìn)行對(duì)比分析，寶鋼的 COREX-3000 由于爐料黏結(jié)導(dǎo)致豎爐內(nèi)爐料不能順利下行，造成的豎爐清空時(shí)間相對(duì)提早，對(duì)寶鋼 COREX-3000 采集的豎爐黏結(jié)物進(jìn)行取樣分析得出：當(dāng)豎爐內(nèi)爐料在還原煤氣還原一段時(shí)間后，金屬化率升高，與此同時(shí)，在高溫和荷重?cái)D壓的作用下爐料間易形成黏結(jié)。狄瞻霞[29]等人通過模擬 COREX 預(yù)還原條件進(jìn)行鐵礦球團(tuán)荷重還原實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，球團(tuán)間出現(xiàn)黏結(jié)狀況主要是由于鐵原子通過相互擴(kuò)散相互滲透，形成以鐵為主的黏結(jié)物，實(shí)驗(yàn)得出溫度由 750℃上升至 950℃，豎爐內(nèi)球團(tuán)間黏結(jié)狀況明顯加重，還原后球團(tuán)黏結(jié)狀況如圖 1.2。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF557

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2693329