气基直接还原竖炉用氧化球团的制备及其冶金特性研究

论文摘要

鉴于国内炼铁资源条件及钢铁产业发展现状,发挥国内丰富的非焦煤资源优势,将煤制气和气基竖炉有机结合作为新型的直接还原炼铁工艺,是我国钢铁工业摆脱焦煤资源短缺,改变能源结构,改善钢铁产品结构,解决废钢短缺及废钢质量不断恶化的重要途径。适合于气基竖炉用的合格氧化球团及合理的竖炉还原工艺条件是发展煤制气-气基竖炉直接还原新工艺的物质基础和前提条件。为此,本研究首先基于国内原燃料条件,选用三种不同铁精矿为原料进行了气基竖炉用氧化球团的制备及冶金性能的检测；其次,模拟气基竖炉工艺条件,对实验用球团进行了直接还原实验,研究了不同还原温度和气氛下球团的还原行为及还原膨胀；最后,又以纯赤铁矿粉为原料制备球团,分别配加不同量的SiO2、CaO、MgO试剂,研究了H2和CO两种气氛下铁矿原料中脉石成分对球团还原膨胀性能的影响机理。从而为我国进一步发展气基竖炉直接还原过程生产优质氧化球团提供理论依据和实验参数。通过本实验研究,得出以下结论：（1）基于国内铁矿资源条件可以生产满足气基竖炉直接还原用氧化球团,实验三种原料中,山西铁精矿所制备球团的RI为75.74%、RDI+3.15为97.03%、RSI为16.78%,综合冶金性能相对占优；（2）还原温度升高和还原气氛中H2含量增加有利于还原反应的进行,实验用球团还原性能良好,还原后强度较高,能满足竖炉实际生产要求；（3）在实验还原温度和气氛下,球团还原膨胀率随温度的升高而逐渐增大,随还原气氛中H2含量的增加而逐渐减低；（4）以赤铁矿为原料而制备的超高品位氧化球团,在还原过程中体积膨胀较大；若配加适量的SiO2、CaO以及MgO均有助于改善球团的还原膨胀性能,但CaO含量又不宜过高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 发展直接还原是我国钢铁工业可持续发展的需求
• 1.1.2 气基竖炉工艺是我国直接还原的发展方向
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 研究内容
• 第2章 文献综述
• 2.1 直接还原发展现状及发展趋势
• 2.1.1 世界直接还原发展现状
• 2.1.2 我国直接还原发展现状
• 2.2 气基直接还原竖炉工艺
• 2.2.1 Midrex工艺
• 2.2.2 HYL工艺
• 2.2.3 Midrex与HYL工艺特点比较
• 2.3 煤气化工艺简介及工业应用现状
• 2.4 铁矿球团研究现状
• 2.4.1 铁矿球团概述
• 2.4.2 国外球团矿发展状况
• 2.4.3 国内球团矿发展状况
• 2.4.4 气基竖炉用球团矿的研究现状
• 2.4.5 铁矿球团还原膨胀研究现状
• 第3章 气基竖炉用氧化球团的制备
• 3.1 球团试样制备
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 球团制备工艺方案
• 3.2 球团试样的物理性能
• 3.2.1 生球落下强度
• 3.2.2 生球抗压强度
• 3.2.3 生球水分测定
• 3.2.4 成品球团矿的化学成分
• 3.2.5 成品球团抗压强度
• 3.2.6 实验结果及分析
• 3.3 氧化球团的冶金特性
• 3.3.1 球团试样还原性
• 3.3.2 低温还原粉化性
• 3.3.3 还原膨胀性
• 3.4 球团冶金性能综合比较分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 氧化球团在模拟气基竖炉条件下的还原特性研究
• 4.1 气基竖炉还原实验设备
• 4.2 实验条件确定
• 4.2.1 还原气氛
• 4.2.2 还原温度
• 4.2.3 还原气流量
• 4.3 实验方法及步骤
• 4.3.1 炉体恒温区标定
• 4.3.2 气基还原实验具体步骤
• 4.4 实验结果及分析
• 4.4.1 温度和气氛对还原速率的影响
• 4.4.2 气基还原后球团金属化率
• 4.4.3 还原冷却后强度
• 4.4.4 温度对球团还原膨胀性能的影响
• 4.4.5 还原气氛对球团还原膨胀性能的影响
• 4.4.6 还原膨胀率与还原率的关系
• 4.5 本章小结
• 第5章 化学成分对氧化球团膨胀性能的影响
• 5.1 实验原料
• 2对球团还原膨胀性能的影响'>5.2 添加SiO₂对球团还原膨胀性能的影响
• 5.3 添加CaO对球团还原膨胀性能的影响
• 5.4 添加MgO对球团还原膨胀性能的影响
• 2和CaO对球团还原膨胀性能的影响'>5.5 同时添加SiO₂和CaO对球团还原膨胀性能的影响
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 论文包含图表、公式及文献