《基於提升爐內反應效率的高爐煉鐵革新工藝基礎研究》是依託北京科技大學，由吳勝利擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於提升爐內反應效率的高爐煉鐵革新工藝基礎研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：吳勝利
- 項目類別：聯合基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統高爐煉鐵工藝的節能減排潛力已很有限。作為前沿研究，歐盟、日本已分別著手基於全氧煉鐵、礦煤團塊煉鐵的高爐革新工藝開發。結合我國國情，本申請項目首次提出基於提升爐內反應效率的高爐革新工藝方案，其技術思想是通過爐內不同形式還原反應的區域調控來最佳化含鐵爐料的還原過程，並通過加快含鐵爐料熔融速率來減輕軟熔帶焦炭的透氣通道負荷，以此提升爐內反應效率。為此，本研究擬通過深入研究爐內鐵礦石的還原理論和渣鐵熔融機理，揭示適度發展爐身熱保存帶Boudouard反應的造氣和降溫效應及其對提高爐身塊狀帶礦石金屬化率的影響規律，解明爐內含鐵爐料熔融特性的影響因素及其對軟熔帶厚度的影響規律，以奠定本高爐革新工藝的理論基礎。同時，針對本研究提出的基於減小礦石/焦炭間接觸距離的最佳化布料以及基於高、低反應性焦炭共用的最佳化配焦，進行其作用機理、影響因素等的研究，建立支撐本高爐革新工藝的關鍵技術方法。
結題摘要
傳統高爐煉鐵工藝的節能減排潛力已很有限，作為前沿研究，歐盟、日本已分別著手基於全氧煉鐵、礦煤團塊煉鐵的高爐革新工藝開發。因此，結合我國國情，本申請項目首次提出基於提升爐內反應效率的高爐革新工藝方案。 本項目的技術思想是通過爐內不同形式還原反應的區域調控來最佳化含鐵爐料的還原過程，並通過加快含鐵爐料熔融速率來減輕軟熔帶焦炭的透氣通道負荷，以此提升爐內反應效率。研究內容包括四方面：改善高爐反應效率的理論基礎研究；爐身礦石/焦炭間反應的耦合效應研究；最佳化配焦原理及方法的研究；高爐煉鐵革新工藝的數學建模研究。取得的主要研究結果如下： ①理論分析表明，在高爐冶煉中配加部分高反應性焦炭，可提升爐身的CO相對濃度，降低爐身溫度，促進爐身部位礦石的間接還原，並且隨著高反應性焦炭配加量增大，爐身反應效率、理論節焦量均呈升高趨勢。 ②高反應性焦炭可以促進爐身部位鐵礦石的還原，並且可以通過礦石與焦炭分層布料、降低料層厚度、採用適宜的礦焦粒度等方式促進爐身礦石還原反應與焦炭氣化反應間的耦合效應。 ③在高反應性焦炭配比一定條件下，對比分層布焦方式、中心加焦邊緣分層布焦方式和三明治布焦方式，分層布焦方式有利於增大礦焦接觸面，因此對礦石還原的促進效果最為顯著，高爐使用高反應性焦炭宜採用分層方式進行布焦。 ④提高焦炭反應性，爐料的軟熔溫度區間變寬，熔融溫度區間和滴落溫度區間變窄，熔融層和滴落層的壓差大幅度降低。此外，使用高反應性焦炭使爐身礦石還原度提高，有助於進一步降低爐料軟熔溫度區間的料柱壓差，因此高爐使用高反應性焦炭能改善軟熔帶的透氣、透液性。 ⑤在上述研究基礎上，將研究成果實踐於寶鋼不鏽鋼事業部煉鐵廠的750m3高爐。通過提高寶鋼不鏽鋼高爐中反應性較高的小塊焦使用比例，燃料比呈現降低趨勢，使用1kg小塊焦可降低燃料比0.62kg/t。另外，寶鋼不鏽鋼高爐的高反應性焦炭生產實踐表明，每10%高反應性焦炭吳涇焦的使用可降低燃料比1.02kg/t。 上述研究探明了高爐內鐵的直接還原區域分布，解明了爐身熱保存帶中鐵氧化物還原與碳氣化反應的耦合效應，建立了高反應性焦炭最佳化配置的方法。在解決上述關鍵科學問題的基礎上，證實了本項目提出的基於提升爐內反應效率的高爐煉鐵革新工藝原理的正確性和工藝實施的可行性，有助於推動傳統高爐煉鐵流程的節能減排，拓展高爐用焦炭的資源範圍，因此有很強的現實意義和良好的套用前景。
