鐵礦石燒結(jié)是高爐冶煉的第一工序,高爐煉鐵工藝是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)鐵的主要方法,可見(jiàn),燒結(jié)礦質(zhì)量的優(yōu)劣與總體鋼鐵工業(yè)效益息息相關(guān)。因此,研究鐵礦石燒結(jié)過(guò)程中的機(jī)理模型,建立數(shù)學(xué)模擬模型和燒結(jié)礦質(zhì)量預(yù)測(cè)模型,有利于改善燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量,促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展。燒結(jié)過(guò)程熱狀態(tài)的合理分布是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的重要條件,對(duì)鐵礦石燒結(jié)過(guò)程中燒結(jié)終點(diǎn)的預(yù)測(cè)與控制至關(guān)重要。本文將對(duì)風(fēng)箱廢氣溫度分布進(jìn)行建模,通過(guò)擬合最后八個(gè)風(fēng)箱溫度的線性曲線,實(shí)時(shí)在線估計(jì)虛擬透燒點(diǎn)的位置,進(jìn)而預(yù)測(cè)虛擬透燒點(diǎn)的未來(lái)趨勢(shì),在線指導(dǎo)控制燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程,提高燒結(jié)礦的質(zhì)量與產(chǎn)量。本文在鐵礦石燒結(jié)理論的基礎(chǔ)上,將燒結(jié)過(guò)程分成燒結(jié)礦層、燃燒層、預(yù)熱層和過(guò)濕層四個(gè)層次,對(duì)透燒點(diǎn)所在風(fēng)箱、預(yù)熱層和燒結(jié)層的風(fēng)箱溫度建立分段線性回歸模型。然后利用最小二乘估計(jì)對(duì)模型進(jìn)行多變量目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化擬合,隨后再根據(jù)實(shí)際物理特性附加約束條件,建立多變量目標(biāo)函數(shù)的分層優(yōu)化模型,利用該模型估計(jì)燒結(jié)過(guò)程的虛擬透燒點(diǎn)和最高精確溫度值。最后選取實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)鐵礦石燒結(jié)過(guò)程中的虛擬透燒點(diǎn)（BTP）位置進(jìn)行探討,預(yù)測(cè)BTP未來(lái)的趨勢(shì)走向。本文在實(shí)證部分選取了山東某鋼廠2018年... 

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圖１．１：?２０００－２０１９年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量及其增長(zhǎng)率??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???第三章鐵礦石燒結(jié)的熱控制模型??３．１燒結(jié)過(guò)程簡(jiǎn)介??鐵礦石燒結(jié)是指在粉礦和含鐵粉料中，加入溶劑和焦炭顆粒等固體顆粒燃??料，點(diǎn)火助燃，使鐵礦石原料燃燒熔化最終形成燒結(jié)礦的過(guò)程。目前我國(guó)的??大、中型鐵礦石燒結(jié)廠普遍都使用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)來(lái)對(duì)生產(chǎn)鐵礦石，這種燒結(jié)??方法具有節(jié)約能源、改善產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量以及便于實(shí)現(xiàn)大型化和自動(dòng)化等??優(yōu)點(diǎn)［３７］，圖３．１表示抽風(fēng)式燒結(jié)工藝的流程圖。??ｒ?Ｖｗ＿：—！??：１?：；??，！??去禽滬（成ａ？ｗ礦）???＾???＾?Ｊ??抽風(fēng)燒結(jié)工藝流程圖??圖３．１：抽風(fēng)式燒結(jié)工藝的流程圖??鐵礦石的燒結(jié)過(guò)程主要包括布料、點(diǎn)火、燒結(jié)和冷卻四個(gè)步驟。首先將鐵??礦石、焦炭顆粒和溶劑（如石灰石、生石灰）等燒結(jié)原料與水分按照一定的比??例混合制粒，鋪到移動(dòng)的燒結(jié)臺(tái)車(chē)上，然后在臺(tái)車(chē)上方用氣體燃燒火焰進(jìn)行點(diǎn)??火，熱量在料層底部的抽風(fēng)負(fù)壓作用下從上到下進(jìn)入料層內(nèi)部加熱混合料，固??體燃料劇烈燃燒使混合燃料達(dá)到燃點(diǎn)，料層開(kāi)始燃燒形成一層火焰鋒面。在抽??風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下，火焰烽面一直緩慢地往燒結(jié)床底部推進(jìn)，就開(kāi)始了燒結(jié)過(guò)??程，這是其中包含很多復(fù)雜的物理化學(xué)變化。最后當(dāng)火焰烽面接觸的燒結(jié)床底??部時(shí)，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程結(jié)束，得到的大塊燒結(jié)礦，同時(shí)需要將熱燒結(jié)礦用齒輥破??碎機(jī)碼碎，冷卻后再重新篩分，滿(mǎn)足一定粒度要求的鐵礦石被送入高爐進(jìn)行冶??煉，得到成品燒結(jié)礦，其他的冷返礦將返回到燒結(jié)原料里進(jìn)行再次燒結(jié)［３８］。??本文的研宄重點(diǎn)是燒結(jié)機(jī)在點(diǎn)火以后的燒結(jié)過(guò)程，示意圖如圖３．２所??示，整個(gè)燒結(jié)料層從上到下基本形成４個(gè)帶：燒結(jié)礦層（Ｓｉｎｔｅｒ

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???（Ｂｕｒｎｉｎｇ）、干燥預(yù)熱層（Ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ）、過(guò)濕層（Ｗｅｔ），其中每一層發(fā)生的主要??物理化學(xué)反應(yīng)如下［３９］：??？?臺(tái)￥運(yùn)動(dòng)方向Ｊ?１??￣￣＊＇廢氣??圖３．２：燒結(jié)過(guò)程示意圖??（１）燒結(jié)礦層（Ｓ）：固體燃料逐漸燃燒殆盡，該燒結(jié)區(qū)域溫度很高，風(fēng)??機(jī)從下抽吸進(jìn)來(lái)的冷空氣，使液態(tài)溶體冷卻凝固，燒結(jié)床內(nèi)的料層結(jié)構(gòu)逐漸固??定，形成燒結(jié)礦。其中主要發(fā)生磁鐵礦的氧化和液態(tài)溶體的凝固過(guò)程兩種化學(xué)??反應(yīng)，都是放熱反應(yīng)，因此會(huì)對(duì)燒結(jié)床內(nèi)溫度場(chǎng)逐漸下降。??（２）燃燒層（Ｂ）：混合制粒達(dá)到燃點(diǎn)后，在高溫的火焰烽面處進(jìn)行的燃??燒過(guò)程，主要有焦炭燃燒、磁鐵與〇２，匸〇２的氧化反應(yīng)、赤鐵礦與焦炭、Ｃ０??的還原反應(yīng)、赤鐵礦的高溫分解過(guò)程等放熱反應(yīng)，溫度升高，燒結(jié)床內(nèi)的結(jié)構(gòu)??也發(fā)生變化，所有礦物逐漸同化成液態(tài)熔體，形成固液氣三相體系的形成。當(dāng)??燃燒層底部接觸到物料層最底部時(shí)，燒結(jié)床內(nèi)溫度達(dá)到最高溫，該點(diǎn)被稱(chēng)作透??燒點(diǎn)（Ｂｕｒｎ?Ｔｈｒｏｕｇｈ?Ｐｉｏｎｔ），簡(jiǎn)稱(chēng)?ＢＴＰ。??（３）預(yù)熱層（Ｐ）：料層中的固體燃料劇烈燃燒，形成火焰烽面，溫度很??高，水分蒸發(fā)、結(jié)晶水脫落，發(fā)生固相反應(yīng)，生成液相溶體，逐漸同化固體礦??物，進(jìn)而得到更多的液相溶體。固、液相轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，也會(huì)生成氣相，從而??形成固液氣三相同時(shí)存在的混合體系在該體系中，在表面張力和重力的作用??下，液相、氣相會(huì)導(dǎo)致溶體合并，顆粒的形態(tài)開(kāi)始出現(xiàn)顯著變化，料層結(jié)構(gòu)也??發(fā)生變化。當(dāng)預(yù)熱層底部接觸到物料層最底部時(shí)，意味著料層溫度開(kāi)始驟然上??升，該點(diǎn)稱(chēng)作溫升點(diǎn)（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?Ｒｉｓｅ?Ｐｉｏｎｔ），簡(jiǎn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3219128