铁焦制备与高炉应用的研究进展
发布时间：2021-04-03 05:12
钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO2减排。综述了国内外铁焦制备与应用的研究进展,主要包括铁焦的制备工艺和高炉应用。归纳了各种铁焦制备工艺的特点。同时提出并研究了矿煤压块-竖炉炭化-高炉应用的冷压型铁焦制备与应用新技术。重点进行了冷压型铁焦的制备及冶金性能优化、高炉应用冷压型铁焦等试验研究。冷压型铁焦制备适宜的工艺条件为,质量分数为30%铁矿粉、45%烟煤1、10%烟煤2、10%烟煤3、5%无烟煤、5%沥青类黏结剂B混合加热至60℃,并进行冷压成型;成型压块再经竖炉1 000℃炭化4h;获得抗压强度3 977N、I型转鼓强度77.7%、反应性69.7%、反应后强（固定气化溶损量20%）42%的优质铁焦。高炉综合炉料中添加质量分数20%～30%冷压型铁焦,综合炉料熔滴性能明显改善。以上研究为铁焦实现工业化生产与低碳高炉...
【文章来源】：钢铁. 2020,55(08)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
铁焦生球和成品球外观形貌
东北大学储满生等[20-22]将铁矿粉加入烟煤和无烟煤中，并加热至300℃进行压块成型，再利用实验室炭化竖炉将矿煤压块加热至1 000℃炭化4h，获得铁焦产品。通过配煤配矿试验对热压铁焦冶金性能进行优化，获得抗压强度为5 049N、反应性指数为61.08%、反应后强度为51.23%的优质铁焦。此工艺是基于矿煤压块竖炉炭化的热压型铁焦制备方法，无需使用黏结剂，充分利用烟煤的热塑性将非黏结性的无烟煤和铁矿粉黏结在一起，保证压块产物的强度，获得了高反应性高强度的铁焦产品。但是，热压温度较高，会增加能耗。而且煤粉在加热、混合及成型过程中产生大量易燃易爆热解气和粉尘，存在环保和安全问题，实际生产时工作环境较为恶劣。1.2 高炉应用铁焦研究
日本新日铁钢铁公司对利用焦炉生产铁焦及其性能进行了研究[8]。将煤和铁矿粉的混合物装在一个镀锌钢箱里，然后将箱子放入试验焦炉中炭化，在相当于实际焦炉内烟道温度1 250℃的升温曲线下炭化18.5h。铁矿的添加降低了煤粉的结焦性能，从而降低了铁焦的转鼓强度，但显著提高了铁焦的反应性。在1 200℃条件下，铁矿粉会和二氧化硅反应生成铁橄榄石而破坏焦炉炉墙砖衬。如图1所示，铁矿粉在1 100℃时没有变化。而在1 200℃时，铁矿粉对硅砖的侵蚀和破坏较大，在被侵蚀的部位周围有一个颜色不同的环形部分。因此，焦炉炭化室温度需控制在1 100℃以下。在上述研究基础上，为了生产满足实际高炉操作所需强度的高反应性铁焦，在工业规模的焦炉中进行了生产试验[8]。铁矿粉添加的质量分数为6.5%，铁矿粉和煤粉从不同料仓通过皮带运至焦炉炭化室。考虑到焦炉炭化室墙面与烟道之间温差（最低150℃），烟道温度被控制在1 250℃，总炭化时间为24h，排出的铁焦经水淬熄焦。生产的铁焦转鼓强度DI15150为80.9%，反应性指数JIS ReI(Japanese Industrial Standard coke reactivity index）为48.8%，反应后强度为16.3%，铁矿的还原率为70%。生产过程中，焦炉炉墙砖衬没有受到负面影响。此铁焦生产工艺，虽然不需要重大的资本投资，只需利用现有焦炉设施做轻微的改动便可使用，但是需要解决以下关键问题：（1）为防止焦炉炉墙侵蚀，需严格准确控制炭化室温度，否则造成炭化工艺复杂化；（2）结焦时间过长，生产效率低，能耗高；（3）铁焦热强度低，难以满足高炉使用要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳铁复合低碳炼铁炉料制备与应用研究[J]. 王宏涛,储满生,鲍继伟,韩冬,曹来更,赵伟. 钢铁研究学报. 2019(02)
[2]焦炭热性质评价方法的研究进展[J]. 谢全安,魏侦凯,郭瑞,程欢. 钢铁. 2018(09)
[3]热压铁焦对高炉综合炉料熔滴性能的影响[J]. 王宏涛,储满生,赵伟,柳政根. 东北大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]日本铁焦项目将从2016开始正式进入实证阶段[J]. 烧结球团. 2016(04)
[5]工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响[J]. 王宏涛,储满生,赵伟,柳政根. 东北大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]炼焦煤性质对铁焦性能影响的试验研究[J]. 史世庄,林志龙,毕学工,李鹏,罗永辉,汪恭二. 太原理工大学学报. 2015(03)
[7]炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验[J]. 史世庄,董晴雯,毕学工,李鹏,罗永辉,汪恭二. 钢铁. 2015(04)
[8]40kg焦炉制备型煤铁焦的实验研究[J]. 任伟,李金莲,张立国,袁慧,王再义. 中国冶金. 2015(04)
[9]高炉使用含碳复合炉料的原理[J]. 储满生,赵伟,柳政根,王宏涛,唐珏. 钢铁. 2015(03)
[10]混装铁焦对人造富矿还原行为的影响[J]. 毕学工,马毅瑞,李鹏,张慧轩,程向明,史世庄. 钢铁. 2014(11)
本文编号：3116680
【文章来源】：钢铁. 2020,55(08)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
铁焦生球和成品球外观形貌
东北大学储满生等[20-22]将铁矿粉加入烟煤和无烟煤中，并加热至300℃进行压块成型，再利用实验室炭化竖炉将矿煤压块加热至1 000℃炭化4h，获得铁焦产品。通过配煤配矿试验对热压铁焦冶金性能进行优化，获得抗压强度为5 049N、反应性指数为61.08%、反应后强度为51.23%的优质铁焦。此工艺是基于矿煤压块竖炉炭化的热压型铁焦制备方法，无需使用黏结剂，充分利用烟煤的热塑性将非黏结性的无烟煤和铁矿粉黏结在一起，保证压块产物的强度，获得了高反应性高强度的铁焦产品。但是，热压温度较高，会增加能耗。而且煤粉在加热、混合及成型过程中产生大量易燃易爆热解气和粉尘，存在环保和安全问题，实际生产时工作环境较为恶劣。1.2 高炉应用铁焦研究
日本新日铁钢铁公司对利用焦炉生产铁焦及其性能进行了研究[8]。将煤和铁矿粉的混合物装在一个镀锌钢箱里，然后将箱子放入试验焦炉中炭化，在相当于实际焦炉内烟道温度1 250℃的升温曲线下炭化18.5h。铁矿的添加降低了煤粉的结焦性能，从而降低了铁焦的转鼓强度，但显著提高了铁焦的反应性。在1 200℃条件下，铁矿粉会和二氧化硅反应生成铁橄榄石而破坏焦炉炉墙砖衬。如图1所示，铁矿粉在1 100℃时没有变化。而在1 200℃时，铁矿粉对硅砖的侵蚀和破坏较大，在被侵蚀的部位周围有一个颜色不同的环形部分。因此，焦炉炭化室温度需控制在1 100℃以下。在上述研究基础上，为了生产满足实际高炉操作所需强度的高反应性铁焦，在工业规模的焦炉中进行了生产试验[8]。铁矿粉添加的质量分数为6.5%，铁矿粉和煤粉从不同料仓通过皮带运至焦炉炭化室。考虑到焦炉炭化室墙面与烟道之间温差（最低150℃），烟道温度被控制在1 250℃，总炭化时间为24h，排出的铁焦经水淬熄焦。生产的铁焦转鼓强度DI15150为80.9%，反应性指数JIS ReI(Japanese Industrial Standard coke reactivity index）为48.8%，反应后强度为16.3%，铁矿的还原率为70%。生产过程中，焦炉炉墙砖衬没有受到负面影响。此铁焦生产工艺，虽然不需要重大的资本投资，只需利用现有焦炉设施做轻微的改动便可使用，但是需要解决以下关键问题：（1）为防止焦炉炉墙侵蚀，需严格准确控制炭化室温度，否则造成炭化工艺复杂化；（2）结焦时间过长，生产效率低，能耗高；（3）铁焦热强度低，难以满足高炉使用要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳铁复合低碳炼铁炉料制备与应用研究[J]. 王宏涛,储满生,鲍继伟,韩冬,曹来更,赵伟. 钢铁研究学报. 2019(02)
[2]焦炭热性质评价方法的研究进展[J]. 谢全安,魏侦凯,郭瑞,程欢. 钢铁. 2018(09)
[3]热压铁焦对高炉综合炉料熔滴性能的影响[J]. 王宏涛,储满生,赵伟,柳政根. 东北大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]日本铁焦项目将从2016开始正式进入实证阶段[J]. 烧结球团. 2016(04)
[5]工艺参数对热压铁焦抗压强度的影响[J]. 王宏涛,储满生,赵伟,柳政根. 东北大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]炼焦煤性质对铁焦性能影响的试验研究[J]. 史世庄,林志龙,毕学工,李鹏,罗永辉,汪恭二. 太原理工大学学报. 2015(03)
[7]炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验[J]. 史世庄,董晴雯,毕学工,李鹏,罗永辉,汪恭二. 钢铁. 2015(04)
[8]40kg焦炉制备型煤铁焦的实验研究[J]. 任伟,李金莲,张立国,袁慧,王再义. 中国冶金. 2015(04)
[9]高炉使用含碳复合炉料的原理[J]. 储满生,赵伟,柳政根,王宏涛,唐珏. 钢铁. 2015(03)
[10]混装铁焦对人造富矿还原行为的影响[J]. 毕学工,马毅瑞,李鹏,张慧轩,程向明,史世庄. 钢铁. 2014(11)
本文编号：3116680
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