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基于多相平衡模型的闪速炼铁工艺过程优化调控机制研究
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作者 冯雨辰 陈强 +6 位作者 赵鹏 张福泉 李明周 万章豪 黄金堤 汪金良 刘付朋 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2025年第8期92-103,共12页
钢铁行业作为我国国民经济的重要支柱产业,具有高产业关联度、广泛应用领域和强大的消费拉动作用,在促进社会发展、支撑经济建设和保障就业稳定等方面具有不可替代的作用。然而,钢铁行业的高碳排放已成为实现“碳达峰、碳中和”战略目... 钢铁行业作为我国国民经济的重要支柱产业,具有高产业关联度、广泛应用领域和强大的消费拉动作用,在促进社会发展、支撑经济建设和保障就业稳定等方面具有不可替代的作用。然而,钢铁行业的高碳排放已成为实现“碳达峰、碳中和”战略目标的主要障碍。为了突破传统高炉冶炼工艺的高碳排放限制,国内外学者对高炉工艺优化改造和新型炼铁工艺开发进行了系统研究。其中,国内学者通过学科交叉提出了闪速炼铁新工艺,该工艺无需复杂预处理,仅需3~6 s即可完成铁精矿还原,为钢铁行业的低碳转型提供了新方案。然而,氢基闪速炼铁工艺参数优化调控机制尚不明确。鉴于此,基于化学平衡常数法构建氢基闪速炼铁多相平衡模型,并采用MetCal软件平台二次开发了氢基闪速炼铁工艺热力学计算系统,进而分别针对反应塔与熔分池两个核心反应单元过程,通过仿真试验系统考察了氢矿比、温度和熔剂添加率等关键工艺参数对还原度、产物组分含量及熔渣性质等主要技术指标的影响规律。结果表明,在反应塔内,提升还原氢矿比可增加反应塔还原粉中Fe含量及提高反应塔还原度,但当大部分FeO被还原后,反应塔内H2浓度上升,继续增加还原氢矿比会导致原料冗余和资源浪费;在温度低于1350℃时,提高反应塔温度能有效提升还原度,促进还原反应正向进行,但温度持续升高会带来不利影响。在熔分池内,熔剂添加对FeO还原反应的正向进行具有显著促进作用,可有效提升反应塔还原度并调节炉渣碱度,碱性熔剂能够提高炉渣碱度,而酸性熔剂则用于降低炉渣碱度。综合考量反应塔还原度与炉渣碱度等主要技术指标,并结合高炉炉渣碱度1.1的参考标准,建议将反应塔还原氢矿比控制在750 m^(3)/t(标准状态),反应塔温度维持在1300℃左右,熔剂率控制在以下水平:R(CaO)约为12%、R(MgO)约为1%、R(SiO_(2))约为4%和R(Al_(2)O_(3))约为2%。上述参数优化方案为氢基闪速炼铁技术产业化应用提供了理论支持。 展开更多
关键词 闪速炼铁 多相化学平衡 热力学仿真 MetCal 优化调控机制
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氧化矿添加下铜闪速熔炼过程热力学仿真分析 被引量：1
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作者 冯雨辰 李明周 +3 位作者 道永琪 黄金堤 谢剑才 李俊标 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2025年第3期10-20,共11页
针对氧化矿添加下铜闪速熔炼过程特性变化不明的难题,采用构建的铜闪速熔炼过程多相平衡热力学模型及计算系统,考察氧化铜精矿添加率和组分含量对主要技术指标、产物组分含量以及过程热量控制等的影响。结果表明,适量添加氧化铜精矿可... 针对氧化矿添加下铜闪速熔炼过程特性变化不明的难题,采用构建的铜闪速熔炼过程多相平衡热力学模型及计算系统,考察氧化铜精矿添加率和组分含量对主要技术指标、产物组分含量以及过程热量控制等的影响。结果表明,适量添加氧化铜精矿可有效提升铜锍品位,减少高熔点炉渣生成,但过量添加会导致能耗增加和炉况恶化。综合分析后,建议控制添加率在8%左右,同时入炉添加氧化铜精矿组分含量控制在合适范围,如Cu品位高于25%,FeO含量大于5%,S含量小于0.9%,SiO2含量低于30%,从而确保良好产品质量和主要技术指标。 展开更多
关键词 氧化矿 铜闪速熔炼 多相化学平衡 热力学仿真 MetCal
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