铁矿粉制粒过程颗粒粒级演变规律与工艺优化

发布时间：2021-10-19 09:52

　　至今为止,铁矿粉制粒工艺在烧结生产中的作用从传统的均匀成分、调整粒度转变为准颗粒的结构设计与准颗粒粒度级配的调控。目前的制粒工序承担了更多使命,确保烧结工序能够在实现高效优质的生产前提下灵活经济地使用各种含铁资源。研究传统制粒工艺的强化手段、开发制粒新工艺是提升烧结工艺与强化烧结生产的重要课题。本课题以多个烧结配料方案为研究对象,在实验室条件下开展了一系列的制粒实验,揭示了制粒过程中颗粒粒度的演变规律,并分析了原料性质、加水量等因素与制粒后颗粒粒度、料层透气性之间的关系。运用离散元素法对准颗粒的堆积行为进行了数值模拟,探讨了准颗粒级配变化对堆积床层孔隙率的影响规律,并与实验结果进行了比较。本论文的主要结论有:①水对铁矿粉的润湿角（θ）是矿粉中针铁矿体积分数（φG）的函数:（）Gq=arccos 0.33j+0.22。φG与矿粉的形貌指数SMI和孔体积Vpore有显著的多元线性关系:G0.266*0.769*（10*ml/g）Porej=SMI+V。②预润湿制粒工艺显著地促进了被预润湿颗粒的优先成球行为,进而调整了准颗粒的粒度组成。在相同含水量下预润湿制粒可以在传统制粒的基础上提高料层透... 

【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】：170 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 铁矿粉制粒的意义及研究现状
        1.1.1 铁矿粉制粒的意义
        1.1.2 铁矿粉制粒的研究现状
    1.2 研究课题的提出
    1.3 研究内容及预期目标
    1.4 拟解决的关键问题
    1.5 技术路线及研究方法
        1.5.1 技术路线
        1.5.2 研究方法
2 粉体制粒的现状分析
    2.1 颗粒制粒设备
        2.1.1 微细粉的制粒设备
        2.1.2 铁矿粉的制粒设备
        2.1.3 熔体或溶液的制粒设备
    2.2 铁矿粉制粒的基本理论
        2.2.1 制粒过程的结合力
        2.2.2 准颗粒的强度理论
        2.2.3 制粒颗粒的演变机制
    2.3 准颗粒结构模型
    2.4 准颗粒数学模型
        2.4.1 群体平衡模型
        2.4.2 离散元素模型
    2.5 铁矿粉制粒效果的因素与评价
        2.5.1 制粒过程的影响因素
        2.5.2 混合料制粒的运动状态
        2.5.3 制粒准颗粒的粒度分布
        2.5.4 制粒准颗粒的堆积结构
    2.6 本章小结
3 铁矿粉制粒工艺的进展与分析
    3.1 铁矿粉制粒工艺的发展历程
        3.1.1 传统制粒工艺及其强化手段
        3.1.2 基元型制粒工艺
        3.1.3 集成式制粒工艺
    3.2 铁矿粉制粒工艺的发展前景
    3.3 本章小结
4 影响制粒行为的铁矿粉性质研究
    4.1 烧结用铁矿粉的物化性质
        4.1.1 铁矿粉的化学性质
        4.1.2 铁矿粉的物理性质
        4.1.3 铁矿粉的润湿性及其影响因素
    4.2 铁矿粉制粒行为的定量分析
        4.2.1 生料层透气性曲线
        4.2.2 准颗粒粒度的演变曲线
    4.3 铁矿粉的性质对混合料制粒行为的影响
    4.4 本章小结
5 铁矿粉的预润湿制粒工艺
    5.1 预润湿制粒的水分控制策略
    5.2 实验方案
        5.2.1 制粒原料分析
        5.2.2 预润湿制粒工艺
    5.3 结果与分析
        5.3.1 粒度组成的图形化分析方法
        5.3.2 润湿度对预润湿制粒的影响
        5.3.3 不同混合料的预润湿制粒
    5.4 本章小结
6 制粒过程粒度演变规律研究
    6.1 制粒粒度的描述方法
        6.1.1 颗粒粒度的表征
        6.1.2 多粒径颗粒的分形模型
    6.2 变含水量制粒的粒度演变
        6.2.1 不同分形模型下准颗粒的粒度分析
        6.2.2 混合料最佳制粒的粒度组成
        6.2.3 最佳制粒准颗粒的分形模型
    6.3 基于粒度组成的制粒效果预测
        6.3.1 制粒生料层结构的BP预测模型
        6.3.2 制粒准颗粒的BP预测模型
        6.3.3 分形模型在混合料制粒预测中的应用
    6.4 本章小结
7 制粒颗粒堆积过程的数值仿真
    7.1 颗粒离散元素法(DEM)的基本原理
        7.1.1 离散元素法的颗粒接触模型
        7.1.2 离散元素法的颗粒运动方程
    7.2 离散元素法建模策略与流程
        7.2.1 构建烧结杯的物理模型
        7.2.2 在指定区域内生成制粒准颗粒群
        7.2.3 定义颗粒接触模型
        7.2.4 仿真计算的基本流程
    7.3 准颗粒粒度分布对堆积结构的影响
        7.3.1 准颗粒堆积结构的表征
        7.3.2 制粒准颗粒的粒度级配
        7.3.3 制粒准颗粒堆积行为的数值模拟
    7.4 研究结论
8 结论及创新点
    8.1 结论
    8.2 创新点
致谢
参考文献
附录
    A. 作者在攻读学位期间发表的论文
    B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果
    C. 作者在攻读学位期间参与的科研项目
    D. PFC3D数值模拟的代码及算法
        D-1 烧结杯模型
        D-2 准颗粒群的生成方法
        D-3 颗粒群加载应力的伺服控制算法



本文编号：3444644