处理含锌粉尘的转底炉料层温度分布特性研究

发布时间：2021-03-10 17:41

　　我国钢铁生产中每年产生粉尘约80Mt,粉尘中含有锌、铅、砷等有害元素,其利用率不足20%,多数堆放在厂区造成资源的浪费以及严重的环境污染。用转底炉处理含锌粉尘,将锌从粉尘中分离的同时得到了一定金属化率的含铁球团,该工艺得到了大量的实践,并取得了成功。目前转底炉采用薄料层操作,生产效率低是其主要问题,如何提高转底炉生产效率是其重要的研究课题。厚料层操作是提高转底炉生产效率的重要途径,而保证厚料层的温度分布均匀性是厚料层操作的关键技术,因此,开展料层温度分布特性的研究对转底炉生产具有指导意义。论文以某钢铁厂含锌粉尘为研究对象,在对其物理化学特性分析的基础上,提出以含锌粉尘生产含碳球团,用转底炉高温加热工艺处理含锌粉实现粉尘的锌分离。对转底炉处理含锌粉尘进行了理论分析,探讨了铁氧化物和锌氧化物在含碳球团条件下的还原特性、热力学条件、还原的碳素消耗、还原过程的自热特点等问题,为料层温度分布特性的实验研究提供理论基础。在理论分析的基础上,搭建了模拟转底炉厚料层操作的实验平台,探究了鼓风量、配碳量、炉膛温度对料层温度分布的影响。研究表明:通过料层下鼓风的方法能明显的改善料层温度分布的均匀性,其温差... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 钢铁厂含锌粉尘的分类与性质
    1.2 国内外钢铁厂含锌粉尘处理现状
        1.2.1 闭路循环流程
        1.2.2 半闭路循环流程
        1.2.3 开路循环流程
    1.3 国内外钢厂处理含锌粉尘工艺现状
        1.3.1 湿法处理工艺的发展现状及工艺特点
        1.3.2 火法处理工艺的发展现状及工艺特点
        1.3.3 其他处理工艺
        1.3.4 处理工艺对比
    1.4 转底炉工艺简介
    1.5 转底炉处理含锌粉尘的国内外现状
        1.5.1 转底炉处理含锌粉尘的国外现状
        1.5.2 转底炉处理含锌粉尘的国内现状
    1.6 转底炉强化传热研究现状
    1.7 课题意义与研究内容
        1.7.1 课题意义
        1.7.2 本文研究内容
2 转底炉处理冶金含锌粉尘的理论分析
    2.1 钢铁厂中粉尘含锌化合物的分离理论
        2.1.1 含锌化合物的物理性质
        2.1.2 氧化锌的间接还原
        2.1.3 氧化锌的直接还原
        2.1.4 氧化锌分离与氧化铁还原难度比较
        2.1.5 Zn Fe2O4的还原热力学
        2.1.6 Zn S还原热力学
    2.2 含碳球团还原过程中的化学反应
        2.2.1 含碳球团自还原的化学反应
        2.2.2 含碳球团自还原特性
        2.2.3 气氛对含碳球团“自还原”性的影响
    2.3 含碳球团还原的碳素消耗量
        2.3.1 铁氧化物还原的碳素消耗量
        2.3.2 锌氧化物还原的碳素消耗量
    2.4 含碳球团自热还原
        2.4.1 铁氧化物的自热还原
        2.4.2 锌氧化物的自热还原
3 料层温度分布的实验研究
    3.1 实验原料特性
        3.1.1 冶金含锌粉尘的化学成分
        3.1.2 无烟煤的化学成分
        3.1.3 冶金含锌尘泥的粒度组成
    3.2 配料计算
        3.2.1 还原需碳量计算
        3.2.2 鼓风计算
    3.3 实验装置和实验步骤
        3.3.1 实验装置
        3.3.2 实验步骤
    3.4 料层温度分布实验研究
        3.4.1 鼓风量对料层温度分布的影响
        3.4.2 配碳量对料层温度分布的影响
        3.4.3 炉膛温度对料层温度分布的影响
        3.4.4 焙烧实验球团性能
        3.4.5 料层的收缩特性
    3.5 本章小结
4 料层温度分布模型的研究
    4.1 模型的建立
        4.1.1 模型的假设
        4.1.2 基本方程式
        4.1.3 碳燃烧模型
        4.1.4 对流换热系数
        4.1.5 炉膛对料层表面的综合传热系数
        4.1.6 球团料层内传热模型
    4.2 模型的求解
        4.2.1 求解的方法
        4.2.2 确定初始条件和边界条件
        4.2.3 算法流程
        4.2.4 模型的验证
        4.2.5 考虑料层收缩的模型验证
    4.3 仿真计算实验研究
        4.3.1 仿真正交实验方案
        4.3.2 配碳量对料层温度分布、时间的影响
        4.3.3 炉膛温度对料层温度分布、时间的影响
        4.3.4 料层厚度对料层温度分布、时间的影响
        4.3.5 鼓风量对料层温度分布、时间的影响
        4.3.6 热风温度对料层温度分布、时间的影响
        4.3.7 方差分析
    4.4 本章小结
5 结论
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]转底炉直接还原工艺的应用及发展趋势[J]. 王敏,薛逊,曹志成,王静静,古明远.  天津冶金. 2013(01)
[2]我国转底炉处理钢铁厂含锌粉尘技术研究[J]. 张鲁芳.  烧结球团. 2012(03)
[3]锌在包钢高炉中行为机制[J]. 张芳,张世忠,罗果萍,郝忠平,王巨清.  钢铁. 2011(08)
[4]含锌冶金粉尘处理技术的发展和现状[J]. 胡晓军,郭婷,周国治.  钢铁研究学报. 2011(07)
[5]ZnFe2O4与CaCl2氯化反应机理[J]. 郭婷,胡晓军,侯新梅,松浦宏行,月桥文孝,周国治.  北京科技大学学报. 2011(04)
[6]我国转底炉工艺技术发展现状与前景浅析[J]. 周渝生,郭玉华,许海川,谢国海.  攀枝花科技与信息. 2010(04)
[7]钒钛磁铁矿转底炉直接还原工程化技术研究[J]. 吴秋廷.  钢铁. 2010(11)
[8]钢铁厂含锌粉尘综合利用及相关处理工艺比较[J]. 佘雪峰,薛庆国,王静松,孔令坛.  炼铁. 2010(04)
[9]攀钢2号高炉炉身结瘤形成原因分析[J]. 付卫国.  钢铁. 2010(01)
[10]钢厂尘泥的整体优化处理[J]. 许海川,杨娟,齐渊洪,郭玉华.  中国冶金. 2009(12)

博士论文
[1]钒钛磁铁精矿转底炉多层球还原基础研究[D]. 胡途.重庆大学 2013

硕士论文
[1]转底炉处理冶金含锌尘泥的理论分析及实验研究[D]. 王贤君.重庆大学 2012



本文编号：3075021