厚渣层铁浴熔融还原工艺课件.pptx

厚渣层铁浴熔融还原工艺水模型试验研究 何奕波 东北大学材料与冶金学院钢铁冶金研究所 2017年5月27日星期六 1 内容提要 文献综述 研究的目的及意义 铁浴反应器设计与水模试验设计 铁浴反应器水模实验结果与分析 结论 2017/5/27 2 文献综述 熔融还原炼铁法:以非焦煤为能源和还原剂，在高温熔融状态下进行金属氧化物还原，渣铁能完全分离，得到含碳的液态金属。典型的熔融还原工艺有：COREX、 HISMELT、FINEX 等。 铁浴熔融还原法:一种使用粉矿、烧结矿或球团矿，但以煤炭为主要能源，在液态条件下的冶炼方法，也属于熔融还原的范畴。铁浴熔融还原法同样不需要使用焦炭，但其原料适应性强，能够冶炼高磷铁矿或铝铁共生矿这样的特殊矿。 厚渣层能够实现氧化区域与还原区域的分离，提高冶炼效率与铁水收得率，因此使用水模的方法探索厚渣层铁浴工艺的操作参数成为本文的研究目标。 2017/5/27 3 研究的目的及意义 研究目的：建立渣层铁浴熔融还原反应器的物理模型，研究反应器内流体的流动特性，得到不同侧吹角度、侧枪水平插入深度和底吹分布等操作参数下流体的混匀时间，确定最佳工艺条件。 研究意义：研究结果可得到铁浴炉物料消耗与能量消耗的数据，并可对设计与优化厚渣冶炼工艺操作条件提供参考，以实现生产的高效、稳定与顺行。 2017/5/27 4 反应器设计与水模试验设计 铁浴反应器的设计 水模试验的设计 2017/5/27 5 铁浴反应器的设计 设计年产30万吨铁水的铁浴熔融还原反应器，反应器高9m，炉身直径6m，按照15：1的几何相似，制作有机玻璃材质的铁浴反应器实验模型。 三层喷枪的设计：上层氧枪促进二次燃烧；中层煤氧枪，为渣浴提供热量；下层煤氧枪，提供还原剂，维持反应温度。 2017/5/27 6 铁浴反应器水模实验的设计 中层枪煤粉与氧气比1：1.2，下层枪煤粉与1.7:1 侧枪喷吹流量的确定 物料平衡；喷枪碳氧比； 侧枪的水平插入深度与喷吹角度 深度60mm、120mm、180mm；角度40°、45°、50° 2017/5/27 7 铁浴反应器水模实验的设计 底吹流量和底吹分布的确定 满足最小喷气量，有效增加搅拌，避免渣铁两相过度混合 2017/5/27 8 铁浴反应器水模实验的设计 试验号 A B C D 混匀时间1 混匀时间2 混匀时间3 N1 1 1 1 1   N2 1 2 2 2   N3 1 3 3 3   N4 2 1 2 3   N5 2 2 3 1   N6 2 3 1 2   N7 3 1 3 2   N8 3 2 1 3   N9 3 3 2 1   因子/水平 A中枪角度 B中枪深度 C下枪角度 D下枪深度 1 40° 60mm 40° 60mm 2 45° 120mm 45° 120mm 3 50° 180mm 50° 180mm 分别在纯侧吹与其他五种底吹的情况下，设计L9(34)正交实验表来考察中、下层侧枪各自的角度和插入深度对熔池混匀时间的影响。由于设计正交表里没有空列，因此进行了3次重复实验，以便进行方差分析时考察误差。 2017/5/27 9 铁浴反应器水模实验的设计 2017/5/27 10 实验结果与分析 纯侧吹 单孔底吹 双孔对称/非对称底吹 四孔对称/非对称底吹 2017/5/27 11 实验结果与分析-纯侧吹 2017/5/27 12 实验结果与分析-单孔底吹 2017/5/27 13 实验结果与分析-双孔对称底吹 2017/5/27 14 实验结果与分析-四孔对称底吹 2017/5/27 15 实验结果与分析-多种底吹的对比 无论对称或非对称布置条件下，双孔底吹的混匀时间大体上要小于四孔底吹的混匀时间 2017/5/27 16 实验结果与分析-多种底吹的对比 当底枪数目相同时，非对称条件下的混匀时间要小于对称条件下的混匀时间。 2017/5/27 17 实验结果与分析-多种底吹的对比 底吹布置条件 最优工艺组合 混匀时间（s）   非显著性因素 第1组 第2组 第3组 平均值 无（纯侧吹） A3B3C3D2 13 13 11 12.3 无 单孔底吹 A1B2C2D3 13 13 13 13.0 A、B 双孔对称 A3B2C3D3 13 12 10 11.7 B、C 双孔非对称 A3B3C3D3 10 9 10 9.7 B、C 四孔对称 A1B2C2D3 15 15 16 15.3 B 四孔非对称 A1B3C2D3 16 14 13 14.3 B、C 综合各喷吹条件下的最优工艺组合，通过比较它们的混匀时间值可以得到这六种喷吹布置中搅拌效果最好的一组或几组操作参数，从而进一步优化铁浴熔融还原的喷吹工艺。 2017/5/27 18 结论 通过正交实验的方