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高爐塊狀帶焦炭強度模擬研究

時間:2015-1-16 13:51:22

 高爐塊狀帶的狀態對料柱透氣性具有很大的影響。保證料柱透氣性的決定性因素是爐料強度,隻有具有足夠的強度,爐料才能在高爐運行中保持足夠的粒度和可以接受的粉末量。 1試驗   本研究試驗設備是高爐塊狀帶熱模型,主要由2部分組成。第一部分是一個造氣爐,作用是供應模擬試驗所需的煤氣。造氣燃料采用木炭,介質為壓縮空氣。煤氣成分可使用瓶裝氣體進行調整。燃料通過一個加料螺旋連續加入爐內,在一個試驗周期內不必清理爐膛。煤氣溫度可用一台調溫爐進行調整。第二部分是塊狀帶熱模型,反應段高度1000mm,上口直徑100mm,下口直徑200mm。爐料自爐頂分批加入並通過一個卸料螺旋自爐底連續排入冷卻器,因此可模擬高爐塊狀帶的連續運行方式。爐體溫度分3段進行控製,最高溫度為1200℃。煤氣自反應段底部通入料柱,自爐頂排出爐外。 2主要結果及討論   首先根據產品狀態確定塊狀帶的溫度範圍。模型內最高溫度為1100℃以下時,下料順利,收得的球團礦無粘連。當溫度升高至1150℃時,排料已無法順利進行,球團礦有明顯的粘連現象。因此將塊狀帶的溫度範圍定為1100℃以下,即將模型內的最高溫度確定為1100℃。其中的為高爐塊狀帶熱模型內距煤氣人口的高度。失碳率定義為反應中丟失的固定碳量與全部固定碳量之比。抗壓強度定義為試樣破碎時所施加的壓力與圓柱體橫截麵積之比。試驗結果表明,不同焦炭終樣的高溫抗壓強度差別很大,所涉及的6個樣品中強度最高者達最低者的近2倍。   失碳率對焦炭強度的影響極大,失碳率越高,強度越低,決定失碳率的主要因素是焦炭的反應性,反應性越高,直接還原反應(或碳的氣化反應)越容易進行,從而造成失碳率的上升;另一方麵是焦炭本身的結構或性質,目前還不清楚其影響機理。   在77的強度降幅中由失碳造成的強度降低占據了其中的37,而由溫度升高造成的強度降低則是不可避免的。可見降低失碳率是保護焦炭強度的關鍵因素。   塊狀帶內焦炭的失碳主要是鐵的直接還原造成的。在直接還原率一定的條件下,如果不考慮未燃煤粉參加反應造成的影響,失碳率大致與焦比成反比。近年來,高爐噴煤量迅速提高,焦比相應降低,焦炭失碳率因而大幅度升高,由此造成的焦炭強度下降目前已成為阻礙煤比進一步提高的主要因素之一。   在降低失碳率,保護強度的前提下,解決問題的主要手段如下: (1)采取降低直接還原率,使用低反應性焦炭等傳統措施; (2)測試焦炭高溫強度,選用反應後高溫抗壓強度較高的焦炭; (3)采用高反應性噴吹用煤; (4)采用適當的節能磷鐵,保留適量的未燃煤粉,以代替焦炭參加直接還原和滲碳等耗碳反應。 (5)塊狀帶高溫區焦炭強度受溫度和失碳率的雙重影響,隨溫度的升高下降更為嚴重。 (6)保護焦炭內的碳素是保護其強度的根本措施。 (7)采用高反應性噴吹用煤並保留適量未燃煤粉是保護焦炭強度的必要措施。