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基于炼铁多目标系统优化的一体化配矿技术 被引量:3
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作者 肖学文 王刚 +4 位作者 李牧明 何茂成 赖菲菲 洪志斌 白皓 《钢铁》 北大核心 2025年第5期31-41,共11页
在钢铁行业铁矿石资源“卡脖子”和亟需降本增效的当下,如何通过优化铁矿资源配置实现钢铁工业安全、低碳和高质量发展是十分重要的课题。采用实验室试验研究、大数据分析、构建数学模型等研究手段,进行了基于炼铁多目标系统优化的一体... 在钢铁行业铁矿石资源“卡脖子”和亟需降本增效的当下,如何通过优化铁矿资源配置实现钢铁工业安全、低碳和高质量发展是十分重要的课题。采用实验室试验研究、大数据分析、构建数学模型等研究手段,进行了基于炼铁多目标系统优化的一体化配矿技术研究,旨在开发打通配矿-烧结-高炉全流程的一体化配矿技术,实现炼铁系统跨工序协同优化,为钢铁企业降本增效提供有效保障。结果表明,基于矿粉基础试验研究构建矿粉性能大数据库,并根据模型预测结果优选采用神经网络构建了烧结矿性能预测模型,通过模型可对烧结矿转鼓指数、低温还原粉化指数和化学成分等进行预测,模型预测拟合效果较好。建立了基于RBF神经网络的高炉炉况指标预测模型和误差追溯模型,通过误差追溯和参数寻优模型,能够精确地计算出操作参数对燃料比波动的具体贡献率,并基于寻优模型得到的参数标准值进行替换,可对引起高炉核心经济指标波动的瓶颈因素进行精准调控。建立了贯穿配矿-烧结-高炉工序的跨工序耦合一体化配矿模型,在A钢厂的应用表明,通过一体化配矿模型的计算获取更具优势的替代方案,相较原方案高炉燃料比降低1.6~15.8 kg/t,吨铁碳排放降低5~45 kg,吨铁效益为10~50元。 展开更多
关键词 配矿 系统优化 高炉炼铁 神经网络 碳减排 铁矿石 遗传算法 多目标优化
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高炉喷吹用兰炭性能及其影响因素 被引量:1
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作者 宁晓钧 任政 +3 位作者 吴君毅 张雪婷 王广伟 杨玉卓 《钢铁》 北大核心 2025年第6期55-65,共11页
兰炭的高效利用对于实现煤炭资源的分级转化和梯级利用具有重要意义。对5种兰炭的高炉喷吹性能进行深入分析,包括工业分析、元素分析、灰成分分析等,并对兰炭的燃烧特性动力学、XRD以及工业应用进行研究。研究表明,相对其余4种兰炭,兰炭... 兰炭的高效利用对于实现煤炭资源的分级转化和梯级利用具有重要意义。对5种兰炭的高炉喷吹性能进行深入分析,包括工业分析、元素分析、灰成分分析等,并对兰炭的燃烧特性动力学、XRD以及工业应用进行研究。研究表明,相对其余4种兰炭,兰炭E的灰分和挥发分含量最低,固定碳含量最高。兰炭灰分中碱性金属氧化物质量分数高低顺序与CaO的质量分数高低顺序一致,灰分中过高的碱性金属氧化物可能会影响综合燃烧特性指数S值。兰炭的可磨性与其灰分呈负相关,兰炭E的灰分最低,可磨性最优,为80.21。兰炭的着火点在573~673 K温度区间,且不具有爆炸性,满足钢铁企业高炉安全生产要求。兰炭的燃烧性能介于烟煤和无烟煤之间,其中兰炭B S值最高,燃烧性能最优。不同样品的动力学曲线具有良好的线性关系,其中烟煤的燃烧活化能最低,为22.86 kJ/mol,兰炭E的燃烧活化能最高,为69.65 kJ/mol,燃烧性能受活化能与指前因子共同影响。在高炉喷吹过程中配入少量的兰炭B进行试验,结果显示,添加兰炭B后,高炉的燃料比有所降低,高炉的利用效率有所提升。但进一步提升兰炭喷吹比例后发现,高炉的燃料比逐步上升,煤气利用率逐步下降。 展开更多
关键词 兰炭 物理化学特性 灰成分 可磨性 高炉喷吹 燃烧性能 动力学研究 工业应用
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铁钢界面“一包到底”模式的系统动力学规律和调控方法 被引量:1
3
作者 郑忠 杨治朋 +2 位作者 杨永杰 王永周 高小强 《钢铁》 北大核心 2025年第6期205-216,共12页
铁钢界面“一包到底”模式是长流程钢铁企业采用的一类有利于运行优化的新型界面技术,在提高铁水包周转率和降低铁水运输过程温降方面已展现出显著优势。从更好发挥该模式的技术优势,促进钢企运行管控向高效低碳转化的角度,基于冶金流... 铁钢界面“一包到底”模式是长流程钢铁企业采用的一类有利于运行优化的新型界面技术,在提高铁水包周转率和降低铁水运输过程温降方面已展现出显著优势。从更好发挥该模式的技术优势,促进钢企运行管控向高效低碳转化的角度,基于冶金流程工程学和系统动力学理论,在研究并揭示“一包到底”模式的系统动力学运行规律基础上,探讨和明确了可适时通过铁水包上线或下线调节的动态调控方法。研究工作基于冶金流程工程学对铁钢界面运行的推力与拉力分析,明确了铁素物质流的基本运行特性;运用系统动力学方法描述了铁钢界面运行过程的主要状态变量和决策变量间的因果关系,构建了铁素物质流运行的系统动力学模型,并明确了该系统的动力学水准方程以及输入与输出速率的计算公式。在“一包到底”模式下,进一步建立了铁水包周转过程模型。以具有3座大型高炉和2个炼钢厂的铁钢界面生产实绩数据为案例,进行了铁素物质流及铁水包周转运行动态特性的量化分析。结果显示,从铁素物质流输入与输出速率变化的角度,系统动力学模型能很好地描述高炉出铁与钢厂生产节奏变化对系统运行状态的影响,且铁水包的数量变化可以反映系统在实际生产过程中的运行规律。采用Ven⁃sim动力学系统仿真软件,基于生产实绩仿真提出了考虑物质流速率匹配的铁水包动态上下线策略,实现按照高炉侧输入与炼钢侧输出的速率差值进行铁水包运行数量的动态调控。研究旨在为铁钢界面的运行机制优化提供理论支撑,也为其生产运行优化提供决策指导。 展开更多
关键词 铁钢界面 “一包到底”模式 冶金流程工程学 系统动力学 运行规律 调控方法 物质流
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安钢3号高炉降料面喷涂造衬及达产实践
4
作者 李爱锋 金炎 +1 位作者 张强 郑旭 《炼铁》 北大核心 2025年第2期18-23,共6页
安钢3号高炉休风降料面喷涂造衬及复风期间,整个喷涂作业过程顺利,且喷涂造衬后炉型得以修复。复风后高炉炉况基本顺行,燃料消耗得到明显改善,复风第3天焦炭负荷恢复到5.50,日产量达到10000t/d以上。认为:①在降料面过程中,半净煤气温... 安钢3号高炉休风降料面喷涂造衬及复风期间,整个喷涂作业过程顺利,且喷涂造衬后炉型得以修复。复风后高炉炉况基本顺行,燃料消耗得到明显改善,复风第3天焦炭负荷恢复到5.50,日产量达到10000t/d以上。认为:①在降料面过程中,半净煤气温度过高,主要原因是炉顶打水装置雾化效果差;②采用高精度三维激光扫描设备对降料面后的高炉内型进行扫描,有助于分析喷涂前后炉型和各段冷却壁破损的原因;③复风初期转为高压操作后,压量关系持续紧张,主要是焦炭劣化、渣中(Al_(2)O_(3))阶段性升高、铺水渣等造成料柱透气性变差所致。 展开更多
关键词 大型高炉 冷却壁破损 喷涂造衬 降料面 炉型
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高炉喷煤系统生产常见故障分析和对策研究
5
作者 林祥海 颜新 +2 位作者 李文欣 吴波 相威 《山西冶金》 2025年第5期238-241,共4页
通过对高炉喷煤生产过程中的常见故障进行总结,分析其影响因素,并从工程设计和生产操作开展相应的对策研究,达到及时处理系统及设备故障的目的,从而降低设备故障率,保障了高炉喷煤系统的连续稳定生产。
关键词 高炉喷煤 原煤仓 中速磨煤机 布袋收粉器 主排风机 故障分析
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复合表面活性剂强化烧结机头灰水浸提钾富铁工艺及动力学机理
6
作者 巨建涛 魏刘乐 +1 位作者 毕强 胡永威 《矿冶》 2025年第4期598-605,共8页
钢铁行业每年产生的烧结机头灰约占钢产量的10%,其资源化利用对环境保护和循环经济发展至关重要。针对烧结机头灰颗粒细小(10~40μm)、疏水性强、易团聚等特点导致的传统湿法浸出工艺效率低下问题,创新性地采用复合表面活性剂(十二烷基... 钢铁行业每年产生的烧结机头灰约占钢产量的10%,其资源化利用对环境保护和循环经济发展至关重要。针对烧结机头灰颗粒细小(10~40μm)、疏水性强、易团聚等特点导致的传统湿法浸出工艺效率低下问题,创新性地采用复合表面活性剂(十二烷基三甲基溴化铵与曲拉通100等比例混合)强化水浸工艺。通过系统研究表面活性剂浓度、液固比、温度、搅拌速率等参数的影响,确定最佳工艺条件为:表面活性剂添加量0.3%、液固比4.0、温度30℃、搅拌速率300 r·min^(-1)、浸出时间30 min。在此条件下,氯化钾和氯化钠的浸出率分别达到95.4%和98.1%,较未添加表面活性剂分别提高9.7和3.2个百分点,同时铁含量从32.87%提升至40.61%。动力学研究表明,浸出过程符合缩核模型:前10 min为扩散控制阶段(表观活化能4.711 kJ·mol^(-1)),10 min后转为界面转移与扩散共同控制(表观活化能14.67 kJ·mol^(-1))。该工艺不仅解决了传统酸/碱浸法引入杂质的问题,实现了钾钠高效回收与铁资源同步富集,还为复杂多相体系浸出动力学研究提供了重要参考,具有显著的工业应用价值和环境效益。 展开更多
关键词 烧结机头灰 表面活性剂 水浸工艺 钾钠分离 铁富集
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Mechanistic insights into H_(2)and CO interactions with Fe_(3)O_(4)(111)surface:A computational study for hydrogen-based direct reduction process
7
作者 Xicai Liu Jue Tang +3 位作者 Mansheng Chu Zichuan Zhao Jinge Feng Jie Liu 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 2026年第1期191-203,共13页
The novel process of hydrogen-based shaft furnaces(HSFs)has attracted considerable attention because of their significant reduction of CO_(2)emissions.In this study,the interaction of H_(2)and CO with Fe_(tet1)-and Fe... The novel process of hydrogen-based shaft furnaces(HSFs)has attracted considerable attention because of their significant reduction of CO_(2)emissions.In this study,the interaction of H_(2)and CO with Fe_(tet1)-and Fe_(oct2)-terminated Fe_(3)O_(4)(111)surfaces under HSF conditions,including their adsorption and reduction behaviors,was investigated using the density functional theory method.The results indicated that the H_(2)molecule adsorbed onto the Fe_(tet1)-terminated surface with an adsorption energy(AE)of-1.36 eV,whereas the CO molecule preferentially adsorbed on the Fe_(oct2)-terminated surface with an AE of-1.56 eV.Both H_(2)and CO can readily undergo reduction on the Fe_(tet1)-terminated surface(corresponding to energy barriers of 0.83 eV and 2.23 eV,respectively),but kinetically the reaction of H2is more favorable than that of CO.With regard to the thermodynamics at 400-1400 K,the H_(2)was easy to be adsorbed,while the CO would like to react on the Fe_(tet1)-terminated surface.These thermodynamically tendencies were reversed on the Fe_(oct2)-terminated surface.The thermodynamic disadvantage of the reaction of H_(2)on the Fe_(tet1)-terminated surface was offset by an increase in the temperature.Furthermore,the adsorption of H2 and CO on the Fe_(tet1)-terminated surface was competitive,whereas the adsorption of them on the Fe_(oct2)-terminated surface was synergistic.Therefore,iron ores with a higher proportion of Fe_(tet1)-terminated surface can be applied for the HSF process.In conjunction with the increases in the reduction temperature and the ratio of H_(2)in the reducing gas would promote efficient HSF smelting.These observations provide effective guidance for optimizing the practical operation parameters and advancing the development of the HSF process. 展开更多
关键词 hydrogen-based shaft furnace MAGNETITE density functional theory reaction mechanism coupling mechanism
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Enhanced semi-supervised learning for top gas flow state classification to optimize emission and production in blast ironmaking furnaces
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作者 Song Liu Qiqi Li +3 位作者 Qing Ye Zhiwei Zhao Dianyu E Shibo Kuang 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 2026年第1期204-216,共13页
Automated classification of gas flow states in blast furnaces using top-camera imagery typically demands a large volume of labeled data,whose manual annotation is both labor-intensive and cost-prohibitive.To mitigate ... Automated classification of gas flow states in blast furnaces using top-camera imagery typically demands a large volume of labeled data,whose manual annotation is both labor-intensive and cost-prohibitive.To mitigate this challenge,we present an enhanced semi-supervised learning approach based on the Mean Teacher framework,incorporating a novel feature loss module to maximize classification performance with limited labeled samples.The model studies show that the proposed model surpasses both the baseline Mean Teacher model and fully supervised method in accuracy.Specifically,for datasets with 20%,30%,and 40%label ratios,using a single training iteration,the model yields accuracies of 78.61%,82.21%,and 85.2%,respectively,while multiple-cycle training iterations achieves 82.09%,81.97%,and 81.59%,respectively.Furthermore,scenario-specific training schemes are introduced to support diverse deployment need.These findings highlight the potential of the proposed technique in minimizing labeling requirements and advancing intelligent blast furnace diagnostics. 展开更多
关键词 blast furnace gas flow state semi-supervised learning mean teacher feature loss
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激光测距仪在炼铁槽前自动分料的应用
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作者 范中伟 范保昊 范中武 《流程工业》 2025年第1期66-67,共2页
炼铁槽前自动分料系统是现代钢铁制造过程中用于提高生产效率、降低劳动强度和改善工作环境的重要技术装备。该系统通常安装在高炉的前端,负责将原料(如铁矿石、焦炭、熔剂等)按照预定的比例准确地分配到高炉中。随着自动化技术和计算... 炼铁槽前自动分料系统是现代钢铁制造过程中用于提高生产效率、降低劳动强度和改善工作环境的重要技术装备。该系统通常安装在高炉的前端,负责将原料(如铁矿石、焦炭、熔剂等)按照预定的比例准确地分配到高炉中。随着自动化技术和计算机控制系统的不断发展,自动分料系统已经从简单的机械装置演变为高度集成的智能控制系统。本文主要介绍炼铁槽前自动分料的应用及使用效果。 展开更多
关键词 激光测距仪 应用 效果
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微波水分仪在入炉焦炭水分检测上的应用
10
作者 范中伟 范保昊 范中武 《流程工业》 2025年第3期78-79,共2页
炼铁高炉在使用干熄焦与湿熄焦混合入炉时,由于焦炭含水量的波动,会导致焦炭负荷的波动,进而引起炉温的波动。若调整不准确或不及时,极易引发炉凉、炉热、渣铁不流及粘沟等问题,影响炉前设备的正常运行,最终破坏炉况的顺行。本文主要探... 炼铁高炉在使用干熄焦与湿熄焦混合入炉时,由于焦炭含水量的波动,会导致焦炭负荷的波动,进而引起炉温的波动。若调整不准确或不及时,极易引发炉凉、炉热、渣铁不流及粘沟等问题,影响炉前设备的正常运行,最终破坏炉况的顺行。本文主要探讨了入炉焦炭水分对高炉冶炼过程的影响,并介绍了微波水分仪的检测原理及其使用优势。 展开更多
关键词 微波水分仪 入炉焦炭 炉况顺行
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利用生物质能实现低碳炼铁的研究进展 被引量:7
11
作者 何志军 盛宏沅 +1 位作者 高立华 刘吉辉 《钢铁》 北大核心 2025年第1期1-14,共14页
钢铁行业中化石能源的消耗加剧了对环境的压力,铁前工序是整个钢铁行业节能减排的重要环节,在中国“碳达峰”和“碳中和”的目标下,寻求和使用可代替化石能源的绿色可再生能源是钢铁工业发展的必经之路。生物质作为绿色的碳中性资源,具... 钢铁行业中化石能源的消耗加剧了对环境的压力,铁前工序是整个钢铁行业节能减排的重要环节,在中国“碳达峰”和“碳中和”的目标下,寻求和使用可代替化石能源的绿色可再生能源是钢铁工业发展的必经之路。生物质作为绿色的碳中性资源,具有分布广泛、低污染性和可再生等特点。生物质能源应用于炼铁生产可以有力地发挥出其节能减排的作用,对钢铁行业碳消耗具有重要意义。在讨论生物质资源分布、预处理方式、生物质利用方法以及生物质能理化性质的基础上,系统论述了天然生物质、生物质炭和生物质衍生物在直接还原铁、高炉喷吹、生物质焦炭、生物质球团、生物质烧结等方面的研究现状。首先,生物质可作为反应物直接添加到球团中进行生物质铁矿球团的还原,也可利用生物质热解气化产生的合成气对铁矿石进行还原。其次,未来可进一步改进生物质的处理手段来优化生物质烧结矿和生物质球团矿的质量,通过改善原料粒度和原料配比等来优化生物质用于高炉喷吹或现有炉料制备工艺。基于生物质自身的理化特性,其作为铁前工序能源应用时还需要进一步开展相关基础性研究工作,针对大型高炉开发的生物质复合造块铁矿原料的破碎强度和冶金性能需要进一步探索,同时,加强行业间合作开发出高强度、高反应性的符合高炉生产的生物质复合炉料是未来的研究方向之一。 展开更多
关键词 低碳 炼铁 节能减排 生物质能 生物质复合炉料 生物质衍生物 烧结 球团
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工业化生产生物质水热炭高炉混煤燃烧性能研究 被引量:2
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作者 王广伟 李海波 +3 位作者 吴君毅 孙国军 宁晓钧 王川 《钢铁研究学报》 北大核心 2025年第3期297-306,共10页
高炉喷煤技术是降低炼铁生产成本和提升高炉冶炼效率的主要措施。生物质作为一种可再生的低碳能源,将其用于高炉(Blast Furnace,BF)喷吹工序是实现低碳炼铁的关键技术之一。以3种工业化生产的生物质水热炭为研究对象,探究了低品质生物... 高炉喷煤技术是降低炼铁生产成本和提升高炉冶炼效率的主要措施。生物质作为一种可再生的低碳能源,将其用于高炉(Blast Furnace,BF)喷吹工序是实现低碳炼铁的关键技术之一。以3种工业化生产的生物质水热炭为研究对象,探究了低品质生物质燃料水热提质产物应用于高炉喷吹的可行性。结果表明:生物质水热炭具有较高的挥发分含量和较低的发热值,橘子皮和橄榄渣水热炭具有较低的灰分和碱金属含量,可以作为烟煤的替代物进行高炉喷吹。生物质水热炭混煤实验表明,生物质水热炭具有强爆炸性,无烟煤与生物质水热炭混合能够有效抑制爆炸性。当生物质水热炭的配加比例小于20%时,混合样品无爆炸性。生物质水热炭具有较低的着火点和优良的燃烧性能,随生物质水热炭掺混比例的增加,混合样品着火点降低,燃烧曲线向低温区移动,燃烧性逐渐得到改善。研究表明,以橘子皮和橄榄渣为原料生产的生物质水热炭可以作为高炉喷吹燃料使用,混煤中生物质水热炭添加比例控制在20%以下为宜。 展开更多
关键词 高炉炼铁 生物质水热炭 喷吹煤粉 爆炸性 燃烧性
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高炉球墨铸铁冷却壁长寿实践 被引量:2
13
作者 肖学文 邹忠平 +4 位作者 牛群 许俊 谭海波 刘向辉 刘晶波 《中国冶金》 北大核心 2025年第1期40-51,109,共13页
为提高高炉球墨铸铁冷却壁的使用寿命,首先通过理论分析从相变破损、化学侵蚀、力学性能等多方面对其破损机理进行了讨论;其次通过数值模拟的方法,对球墨铸铁冷却壁进行了传热分析;最后根据理论分析并结合生产实践,给出长寿高炉铸铁冷... 为提高高炉球墨铸铁冷却壁的使用寿命,首先通过理论分析从相变破损、化学侵蚀、力学性能等多方面对其破损机理进行了讨论;其次通过数值模拟的方法,对球墨铸铁冷却壁进行了传热分析;最后根据理论分析并结合生产实践,给出长寿高炉铸铁冷却壁的管控措施,并提出铸铁冷却壁高炉的长寿理念和建议。研究和实践均证明,冷却壁壁体长期工作在400℃以上是球墨铸铁冷却壁破损最主要的原因;将优秀的设计与良好的操作相结合,合理控制边缘煤气流分布、减小冷却壁铸造水管气隙厚度、提高冷却壁承受热负荷能力,使冷却壁壁体温度长期工作在400℃以下,提高“湿区”冷却壁的挂渣能力,是球墨铸铁冷却壁实现长寿的关键。提出的球墨铸铁冷却壁长寿理念和建议,可为高炉设计、操作提供指导。 展开更多
关键词 高炉 球墨铸铁 冷却壁 破损机理 管控措施 生产实践
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B_(2)O_(3)改性剂对含钛高炉渣中黑钛石结晶行为的影响 被引量:1
14
作者 杨双平 范博文 +4 位作者 王苗 刘起航 董洁 池延斌 杨尚琦 《中国冶金》 北大核心 2025年第2期114-123,共10页
钒钛磁铁矿是一种综合利用价值极高的复合型矿物,然而高炉冶炼钒钛磁铁矿所产生的含钛高炉渣利用难度较大,导致炉渣的堆积量越来越大。以攀钢高炉渣为原料、B_(2)O_(3)为改性剂,利用高温管式炉进行炉渣高温改性试验,系统研究了B_(2)O_(3... 钒钛磁铁矿是一种综合利用价值极高的复合型矿物,然而高炉冶炼钒钛磁铁矿所产生的含钛高炉渣利用难度较大,导致炉渣的堆积量越来越大。以攀钢高炉渣为原料、B_(2)O_(3)为改性剂,利用高温管式炉进行炉渣高温改性试验,系统研究了B_(2)O_(3)添加量、保温时间、冷却速度3个因素对改性高炉渣中富钛相结晶行为的影响规律,并利用SEM-EDS、X射线衍射对试验的改性高炉渣进行分析。试验结果表明,B_(2)O_(3)改性剂的添加可以显著促使炉渣中的富钛相由钙钛矿向黑钛石转变,富钛相黑钛石在改性渣中以块状和长条状晶体的形式存在,保温时间的延长与冷却速率的减小均有利于改性炉渣中黑钛石晶体的析出、长大。同时,得到黑钛石结晶的最佳工艺参数,即当含钛高炉渣中B_(2)O_(3)添加量(质量分数)为6%,并在1500℃的温度下熔化、再以1℃/min冷却至1300℃并保温90 min时,黑钛石结晶效果最好。该条件下黑钛石的结晶量(体积分数)为26.14%,晶粒尺寸为180.85μm。研究结果对含钛高炉渣的资源利用具有指导意义。 展开更多
关键词 含钛高炉渣 B_(2)O_(3) 富钛相 改性试验 黑钛石 结晶行为 资源利用
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基于VMD-TCN-GRU组合模型的高炉透气性指数预测 被引量:3
15
作者 罗世华 董力豪 +1 位作者 王栋 刘俊 《中国冶金》 北大核心 2025年第5期150-160,共11页
高炉透气性指数能够反映高炉气体流通性,是判断炉况的重要依据。实现透气性指数的提前预测,可以为高炉操作人员的生产决策提供必要支持。基于某钢铁厂智慧中心采集的高炉实时生产数据,经过数据预处理,结合专家经验和LightGBM算法初步确... 高炉透气性指数能够反映高炉气体流通性,是判断炉况的重要依据。实现透气性指数的提前预测,可以为高炉操作人员的生产决策提供必要支持。基于某钢铁厂智慧中心采集的高炉实时生产数据,经过数据预处理,结合专家经验和LightGBM算法初步确定透气性指数预测的关键参数,再根据相关系数法筛除冗余参数并分析参数间时滞性关系;然后针对波动较大的透气性指数时间序列,采用变分模态分解(VMD)分解为噪声更小的模态分量;之后利用时域卷积神经网络(TCN)提取时序数据的重要特征,将其输入门控循环单元(GRU)神经网络进一步捕捉高炉参数之间的长期依赖关系,成功实现提前1h对高炉透气性指数精准预测。仿真结果显示,构建的VMDTCN-GRU预测模型在各项评价指标的表现均显著优于XGBoost、GRU等单一模型,该组合模型在±0.5误差范围内的预测命中率为97.83%,拟合优度高达0.968,表明该模型在应对高炉透气性指数复杂波动和多时滞关联上具备更强的鲁棒性,有助于高炉操作人员根据预测结果及时采取调控措施,保证高炉稳定顺行。 展开更多
关键词 高炉炼铁 透气性指数 轻量梯度提升机 时域卷积神经网络 门控循环单元 变分模态分解
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高炉富氢冶炼理论与实践 被引量:1
16
作者 鲁雄刚 张玉文 +3 位作者 武文合 祝凯 李光石 邹星礼 《钢铁》 北大核心 2025年第7期193-205,共13页
统筹考虑中国钢铁工业流程特点和氢冶金技术进展,高炉富氢冶炼是中国现阶段钢铁行业规模降碳的重要路径。阐释了高炉富氢冶炼降碳、降低吨铁能耗以及提高生产效率的基本原理,分析了基于富氢耦合炉顶煤气循环、高富氧和预热等手段形成不... 统筹考虑中国钢铁工业流程特点和氢冶金技术进展,高炉富氢冶炼是中国现阶段钢铁行业规模降碳的重要路径。阐释了高炉富氢冶炼降碳、降低吨铁能耗以及提高生产效率的基本原理,分析了基于富氢耦合炉顶煤气循环、高富氧和预热等手段形成不同冶炼工艺模式的特点和问题。高炉富氢耦合炉顶煤气循环、绿电加热等模式下的碳减排可达50%以上,高效绿色低碳化是高炉炼铁工艺的发展趋势。高炉喷吹纯氢的试验和工业化示范、富氢高炉的冷冻-解剖研究为构建高炉富氢低碳冶炼工艺原型提供了基础。大规模经济的氢源匮乏、下游低碳产品消费市场链条未打通、碳税未落地实施等使氢冶金技术缺乏经济性,是阻碍氢冶金技术产业化的瓶颈。基于顶层设计构建全球互认的低碳产业生态圈和高质量标准体系,加快核心技术攻关、突破规模化瓶颈,通过纳入碳监控与交易体系,利用碳交易机制促使钢铁企业加快采纳低碳技术,推动氢冶金技术发展。随着传统碳冶金向氢冶金的过渡转换,作为还原剂和燃料的氢素流成为对传统冶金流程升级改造需要重点考虑的新变量,针对冶金流程的整体过程优化和整体功能优化提出的新课题,成为冶金流程工程学需要研究的重要内容。 展开更多
关键词 氢冶金 高炉富氢 低碳炼铁 碳排放 绿色化 碳监控 碳交易机制 冶金流程工程学
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低碳炼铁工艺发展现状探讨与展望 被引量:2
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作者 唐珏 秦纪乐 +2 位作者 储满生 李峰 田宏宇 《中国冶金》 北大核心 2025年第7期83-95,120,I0002,共15页
在“双碳”战略目标驱动下,钢铁工业作为重点碳排放领域,低碳炼铁化技术革新已成为实现碳中和的关键路径。由此研发了熔剂性球团与高炉大球团比冶炼、复合铁焦、富氢碳循环高炉、氢基竖炉短流程等关键技术。其中,使用熔剂性球团及高炉... 在“双碳”战略目标驱动下,钢铁工业作为重点碳排放领域,低碳炼铁化技术革新已成为实现碳中和的关键路径。由此研发了熔剂性球团与高炉大球团比冶炼、复合铁焦、富氢碳循环高炉、氢基竖炉短流程等关键技术。其中,使用熔剂性球团及高炉大球团比冶炼可优化高炉炉料结构,以球团部分替代烧结矿;复合铁焦作为高反应性铁焦可代替部分焦炭;高炉富氢喷吹低碳炼铁技术核心为将氢气或富氢还原气从风口注入高炉,替代部分传统碳基燃料;而氢基竖炉短流程是一种以氢气为还原剂的非高炉冶炼工艺,具有高效、环保和节能的特点。以上低碳炼铁工艺均可降低碳排放。未来应进一步系统研究低碳炼铁技术体系,通过深化改革高炉炼铁工艺以及研发攻关非高炉炼铁技术,从中选择合适的低碳炼铁技术路线,有望实现中国钢铁行业碳中和目标。 展开更多
关键词 低碳 高炉 复合铁焦 富氢喷吹 氢冶金 熔剂性球团
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微波加热含碳铁矿粉还原矿相结构研究 被引量:22
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作者 陈津 刘浏 +2 位作者 曾加庆 任瑞刚 刘金营 《电子显微学报》 CAS CSCD 2005年第2期114-119,共6页
微波加热含碳铁矿粉还原矿相结构分为金属铁、浮氏体和渣相结构。矿粉颗粒围绕煤粉颗粒进行还原,形成星点状金属铁,进而形成环带状结构。由于矿-煤颗粒界面间还原出的金属铁厚度增大,使初始直接还原反应减弱,尚未还原的FeO核心依靠碳气... 微波加热含碳铁矿粉还原矿相结构分为金属铁、浮氏体和渣相结构。矿粉颗粒围绕煤粉颗粒进行还原,形成星点状金属铁,进而形成环带状结构。由于矿-煤颗粒界面间还原出的金属铁厚度增大,使初始直接还原反应减弱,尚未还原的FeO核心依靠碳气化生成的CO和金属铁中碳的扩散继续还原,形成蠕虫状金属铁连晶结构。浮氏体对微波具有一定的吸收性,在微波场中自身热碎裂,可加速碳热还原。渣相含有变价铁元素,对微波有一定的吸收能力,有利于渣相中复杂铁氧化物的还原。 展开更多
关键词 微波加热 铁矿粉 结构研究 含碳 金属铁 矿相结构 煤粉颗粒 带状结构 颗粒界面 还原反应 碳热还原 吸收能力 铁氧化物 FEO 蠕虫状 吸收性 微波场 铁元素 渣相 变价
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高炉使用废钢的软熔滴落特性及燃料消耗分析
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作者 周进东 高彩 +5 位作者 邹楠鹏 熊玮 毕学工 郑华伟 张正东 李昕 《钢铁》 北大核心 2025年第8期43-54,共12页
基于某钢厂高炉的实际原燃料条件,采用实验室试验、数学模型构建与生产数据分析相结合的方法,试验研究了不同类型废钢(包括粒子钢和渣钢粒)对综合炉料软熔滴落性能的影响,通过建立高炉使用废钢的物料-热平衡数学模型,分析了废钢添加对... 基于某钢厂高炉的实际原燃料条件,采用实验室试验、数学模型构建与生产数据分析相结合的方法,试验研究了不同类型废钢(包括粒子钢和渣钢粒)对综合炉料软熔滴落性能的影响,通过建立高炉使用废钢的物料-热平衡数学模型,分析了废钢添加对燃料消耗的影响规律,并结合该钢厂高炉实际生产数据进行了对比验证。软熔滴落试验结果表明,在综合炉料中添加质量分数为5.0%的废钢(包括粒子钢和渣钢粒)时,滴落铁的成分和熔点未发生显著变化,但滴落渣中FeO含量有所增加,软熔带厚度变窄,透气性得到显著改善。其中,粒子钢对软熔带厚度变窄和透气性改善的效果明显优于渣钢粒。当添加废钢质量分数大于5.0%时,滴落铁熔点呈现上升趋势,软熔带厚度增加,透气性变差。物料-热平衡模型计算结果显示,废钢加入量为100 kg/t时,综合炉料品位提升2.68%,矿比降低171 kg/t,焦比下降38.5 kg/t,渣比减少32.94 kg/t,直接还原度略有上升(5.74%)。实际生产数据验证表明,在此添加量下,高炉日产量提高600 t/d,利用系数增幅达6.6%,燃料比降低30 kg/t,但煤气利用率略有下降(约1%);此外,当添加废钢质量分数低于5.0%时,高炉透气性可获得显著改善,但随着添加量继续增加,透气性变差。通过对比分析发现,实验室试验数据、数学模型计算结果与生产数据具有良好的一致性。研究结果为高炉合理使用废钢提供了理论依据和技术支撑,对优化高炉冶炼工艺、降低生产成本具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 废钢 废钢加入量 软熔滴落特征 滴落渣/铁 物料-热平衡模型 燃料消耗 焦比 Rist操作线
原文传递
氧气高炉炉身煤气流分布数值模拟
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作者 张建良 段思嘉 +3 位作者 袁万能 李涛 周恒 徐润生 《钢铁》 北大核心 2025年第5期42-54,共13页
与传统高炉(TBF)相比,炉顶煤气循环-氧气高炉(TGR-OBF)通常采用炉身与炉缸风口协同喷吹,具有生产率高、燃料比低等优势。合理的煤气流分布对氧气高炉的稳定顺行至关重要,为了研究炉身喷吹煤气后喷吹高度与喷吹流量对TGR-OBF内部煤气流... 与传统高炉(TBF)相比,炉顶煤气循环-氧气高炉(TGR-OBF)通常采用炉身与炉缸风口协同喷吹,具有生产率高、燃料比低等优势。合理的煤气流分布对氧气高炉的稳定顺行至关重要,为了研究炉身喷吹煤气后喷吹高度与喷吹流量对TGR-OBF内部煤气流分布变化规律,以1座430 m^(3)工业氧气高炉为基准,对TBF和炉身风口喷吹煤气的TGR-OBF进行了数值模拟研究,并对比分析了炉身风口高度、炉身风口喷吹量的变化对氧气高炉煤气流分布状况的影响规律。结果表明,上、下部风口协同喷吹的TGR-OBF内部煤气流速整体高于TBF,速度增幅为0.6~0.8 m/s。炉身喷吹气体主要在炉墙边缘发展,煤气流迹线向中心发展距离约为0.736 m。炉身风口喷吹对下部边缘气流有压制作用,距离风口越近,压制作用越显著。在不同炉身喷吹位置下,靠近炉身风口0.5 m内边缘气流发展,煤气穿透深度变化不大,但由于喷吹高度增加,高炉径向直径变小,相对穿透深度增加。随着炉身喷吹煤气流量的增加,穿透深度从0.662 m增加到0.798 m,且对炉身风口下部气流的压制作用更加明显。炉身煤气喷吹流量增大,炉身部位整体压差增大。炉身煤气喷吹位置的变化对氧气高炉压差的影响集中在11.5 m以下位置,压差变化幅度较小,因此采用不同炉身喷吹位置时可不考虑压差的影响。 展开更多
关键词 氧气高炉 炉身煤气喷吹 煤气流分布 数值模拟 穿透深度 边缘气流 迹线 压差 工艺参数
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