高炉冶炼含钛矿过程渣铁滴落物透焦行为研究

Along with the increasingly grim situation of iron and steel industry, in order to reduce the enterprise cost from the side of raw material, at the same time to ensure the safety of the blast furnace and longevity, raw material containing titanium is widely used in blast furnace in domestic; but the evaluation index of the dropping performance for the iron ore is too simple and the research on the behavior of dripping through the coke packed bed is lacking, which can’t ensure high-efficient use of the titaniferous ore. Aiming at the research status, this project will research on the mechanism of the behavior of slag iron ore smelting containing titanium dripping through coke packed bed, coke properties change rule and drop performance indicators. Analysis the blast furnace smelting iron slag containing titanium ore dripping with phase change process, and to explore the slag separating from iron while flowing through the coke layer in the process of reaction. Clarify its mechanism through the focal behavior and dripping state characteristic. Research on the process of smelting ore containing titanium slag iron dripping effect of dripping with coke and the interaction of slag-iron-coke during the reaction process, and further analysis the way of improving the dripping with coke and air in the direction of the fluid permeability. Identify new dropping characterization indicators of iron ore containing titanium and formulate the standard of index analysis. The achievement of this project will provide forceful theoretical support for the effective evaluation of the titaniferous ore and the blast furnace high-efficient smelting.

随着钢铁企业发展面临的生存压力日益严重，为了降低企业成本，同时保证高炉的安全及长寿，含钛原料在国内高炉得到普遍使用，但关于含钛矿滴落性能的评价指标过于单一，且对其冶炼过程中渣铁滴落物在滴落带透焦行为的研究存在不足，无法保证含钛矿的高效利用。基于此，本项目拟就含钛矿冶炼过程渣铁滴落物透焦过程特征、焦炭性能变化规律以及滴落性能评价指标制定等三个方面展开研究。分析高炉冶炼含钛矿滴落带渣铁物相变化过程，探究渣铁滴落物穿透焦炭层过程中的反应行为及分离过程，明确其透焦行为机理及滴落状态特征；研究冶炼含钛矿过程中渣铁滴落物对滴落带焦炭的影响效果以及“渣-铁-焦”之间的交互反应过程，进一步分析改善滴落带焦炭透气透液性的方向；确定新的表征含钛铁矿滴落性能的评价指标，并制定该指标的测试分析标准。本项目研究成果将为含钛矿的有效评价及在高炉内的高效冶炼提供有力的理论支撑。

本项目主要研究对象为高炉原料、含钛矿、含钛渣及焦炭，研究内容包括高炉冶炼不同含铁原料时滴落物的透焦行为、不同焦炭对含铁原料滴落行为的影响、含钛渣铁滴落物在透焦过程中与焦炭的交互反应行为及对焦炭质量的影响，旨在探究含钛矿冶炼过程中渣-铁-焦之间的作用规律。通过对比普通矿（包括单种矿及混合矿）透焦行为来分析含钛矿冶炼中滴落透焦特征，得出烧结矿透焦过程中滞留率相较球团矿和块矿的更高，说明其在透焦过程中更难流过焦炭层，其熔融滴落温度也相对其它两种单种含铁原料更高；含钛矿透焦过程熔融滴落温度区间更高，流动性更差，流过焦炭层时所用的时间也更长，综合炉料表现出同样的现象。此外，本项目选取不同的焦炭进行透焦分析，同时考虑到高炉实际冶炼的条件，对焦炭进行预反应处理，结果表明预反应程度越高的焦炭其在渣铁通过时，二者更易发生反应，从而使滞留率增加；此外，考虑到滴落带及炉缸死料柱焦炭与含钛渣铁滴落物的反应行为，补充研究了静态渣焦反应及动态透焦反应过程中焦炭的质量变化规律，结果表明模拟滴落带反应的焦炭与模拟死料柱反应的焦炭均与渣铁进行了一定的反应，且后者由于反应接触的更好，故而焦炭反应程度更高，而这也是炉缸焦炭置换的关键原因之一。整个研究贯穿了从熔滴实验的软熔到滴落实验的透焦再到炉缸渣焦反应，可以更加系统地评价含钛矿及其它含铁原料的高温冶炼性能。. 从本课题研究结果可以得出，滴落带物料透过焦炭层的滴落行为更加能代表高炉下部冶炼状态，也更能表征含铁原料的滴落性能，同时探究焦炭质量对滴落带滴落物透焦滴落行为的影响也将对焦炭的选择具有重要的意义。本课题研究内容贯穿了高炉内温度最高、条件最复杂的整个下部区域，将对高炉原料在高炉软熔带及以下的反应特征提供有力的表征，进一步拓展高炉下部炉况顺行的分析途径。