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非高炉炼铁技术进展
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作者 朱德庆 潘建 +2 位作者 郭正启 杨聪聪 李思唯 《烧结球团》 北大核心 2026年第1期49-68,共20页
本文基于我国钢铁工业以长流程为主面临的碳减排压力及减排路径,较为全面的介绍了非高炉炼铁技术进展,包括煤基回转窑直接还原、气基竖炉直接还原、熔融还原及电解炼铁工艺的应用现状,指出了基于氢冶金及电气化炼铁的非高炉炼铁工艺将... 本文基于我国钢铁工业以长流程为主面临的碳减排压力及减排路径,较为全面的介绍了非高炉炼铁技术进展,包括煤基回转窑直接还原、气基竖炉直接还原、熔融还原及电解炼铁工艺的应用现状,指出了基于氢冶金及电气化炼铁的非高炉炼铁工艺将是我国钢铁工艺实现双碳目标的重要发展方向。 展开更多
关键词 非高炉炼铁 直接还原 熔融还原 氢冶金 电解炼铁 碳减排
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高炉用生物质含碳团块制备及冶金性能
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作者 熊林 王广伟 吴君毅 《烧结球团》 北大核心 2026年第1期146-153,共8页
以生物质为碳源的高强度含碳团块制备和应用是降低高炉炼铁生产CO_(2)排放的技术措施之一。本文以冷压成型-热处理提升强度的方法制备高强度生物质含碳团块,并从低温还原粉化、还原性及软熔滴落性三方面与传统球团矿开展对比分析,评估... 以生物质为碳源的高强度含碳团块制备和应用是降低高炉炼铁生产CO_(2)排放的技术措施之一。本文以冷压成型-热处理提升强度的方法制备高强度生物质含碳团块,并从低温还原粉化、还原性及软熔滴落性三方面与传统球团矿开展对比分析,评估其在高炉工序应用的可行性。结果表明:以磁铁矿粉为原料制备的生物质含碳团块具有较高的抗压强度和落下强度,赤铁矿粉制备的生物质含碳团块由于低温还原过程中晶型转变引起的体积膨胀破坏黏结剂固结强度,致使其低温还原粉化性能较差,不满足高炉冶炼对炉料性能的要求。n(C)/n(O)比是影响含碳团块高温性能的关键参数,控制块n(C)/n(O)比为0.55时,生物质含碳团块的低温还原粉化性能、还原性和软熔滴落性能优于传统氧化球团,可以作为新型低碳炉料部分替代球团矿应用于高炉炼铁生产,实现高炉低碳高效生产。 展开更多
关键词 含碳团块 生物质能 冶金性能 低碳炼铁
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炉渣二元碱度对钒钛磁铁矿预还原团块熔分行为的影响
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作者 赵猛 田宏宇 +3 位作者 储满生 唐珏 周浩宇 王业峰 《材料与冶金学报》 北大核心 2026年第1期30-36,45,共8页
基于热力学、工艺矿物学和热态实验,系统研究了炉渣二元碱度R_(2)[即w(CaO)/w(SiO_(2))]对钒钛磁铁矿预还原团块熔分行为的影响.FactSage热力学计算结果表明,提高R_(2)能够降低熔分生铁中的Ti含量,而对Fe和V的生成温度及生成量影响较小... 基于热力学、工艺矿物学和热态实验,系统研究了炉渣二元碱度R_(2)[即w(CaO)/w(SiO_(2))]对钒钛磁铁矿预还原团块熔分行为的影响.FactSage热力学计算结果表明,提高R_(2)能够降低熔分生铁中的Ti含量,而对Fe和V的生成温度及生成量影响较小.综合热态实验结果和工艺矿物学理论可得:当R_(2)由0.43升至0.8时,熔分生铁中Fe和V的回收率分别由97.07%和82.31%升至98.89%和89.48%;熔分渣中TiO_(2)的回收率由93.67%升至95.21%.低熔点相的形成可降低铁合金相夹杂程度,促进有价元素的定向迁移,从而改善渣铁分离效果.当R_(2)高于0.8时,其对有价组元的回收率影响较小,高熔点物相钙钛矿的生成使熔分渣相的熔点升高,黏度和渣量增大,从而增加了电炉冶炼成本和能耗. 展开更多
关键词 钒钛磁铁矿 二元碱度 熔化分离 回收率 炉渣特性
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添加剂促进钒钛磁铁矿碳热还原-分离研究进展
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作者 平晓东 孔令兵 +3 位作者 王磊 周牧 阎钰川 郭培民 《中国冶金》 北大核心 2026年第1期1-15,77,共16页
钒钛磁铁矿是以铁、钒和钛为主的复合矿产,具有极高的综合回收利用价值。非高炉冶炼钒钛磁铁矿工艺具有流程短、碳排放低、钛回收率高等优势。由于钒钛磁铁矿具有复杂的矿物组成和结构,非高炉冶炼时存在反应效率低、金属化率不足、元素... 钒钛磁铁矿是以铁、钒和钛为主的复合矿产,具有极高的综合回收利用价值。非高炉冶炼钒钛磁铁矿工艺具有流程短、碳排放低、钛回收率高等优势。由于钒钛磁铁矿具有复杂的矿物组成和结构,非高炉冶炼时存在反应效率低、金属化率不足、元素分离困难等问题。此外,当还原温度大于1200℃时,加热装备维持还原气氛存在技术难题,因此目前非高炉冶炼钒钛磁铁矿工艺尚未实现产业化应用。使用添加剂可以显著改善这些问题。各种添加剂由于自身特性和作用机理不同,使用后对钒钛磁铁矿还原-分离效果也存在较大差异。本文梳理了不同添加剂对钒钛磁铁矿还原-分离影响的研究进展,包括钠基、钙基、镁基、硼砂等其他添加剂以及复合添加剂,总结了不同添加剂的强化还原机理和工艺路线,分析了各自的优势、问题和发展前景。研究认为,钠基低温还原-熔分工艺和B2O3复合添加剂低温还原-磁选工艺具有较好的发展前景,符合低碳发展要求,但仍需要更多研究验证。未来需要聚焦复合添加剂的设计,注重还原-分离协同优化以及环境友好。 展开更多
关键词 钒钛磁铁矿 添加剂 碳热还原 有价金属分离 还原机理
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富氢气氛下赤铁矿非等温还原特性及动力学分析
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作者 曹泽水 徐强 +4 位作者 康浩鹏 卢煦旸 史健 陈斌 郭烈锦 《化工进展》 北大核心 2026年第2期1181-1189,共9页
富氢炼铁技术因具有反应速率快、减排效果显著等优势而备受关注,被视为钢铁工业实现绿色低碳发展的重要技术路径。然而,适宜的富氢比例及反应过程中的温度变化是影响赤铁矿还原速率及还原度的关键因素。本文利用热重分析仪深入研究了富... 富氢炼铁技术因具有反应速率快、减排效果显著等优势而备受关注,被视为钢铁工业实现绿色低碳发展的重要技术路径。然而,适宜的富氢比例及反应过程中的温度变化是影响赤铁矿还原速率及还原度的关键因素。本文利用热重分析仪深入研究了富氢条件下赤铁矿的非等温还原特性及动力学机理。采用非对称双S型函数,对赤铁矿的还原速率曲线反卷积处理,将铁氧化物还原过程中相互关联的各个步骤成功解耦。通过X射线衍射及参考强度比法,对比分析了3种升温速率条件下代表性节点的物相组成及含量。在不同升温速率得到的反卷积数据的基础上,采用模型匹配法与无模型方法计算得到每个还原步骤的平均活化能(118.00kJ/mol,82.99kJ/mol)及动力学模型,动力学模型为自由成核(n=2),为富氢炼铁技术的优化提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 还原 反应动力学 动力学模型 反卷积
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Thermodynamic insights and equilibrium phase diagrams of carbon deposition and carburization on iron surfaces in C-H-O system
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作者 Zeng Liang Ke-Jiang Li +6 位作者 Zong-Hao Yang Qing-Song Zou Chun-He Jiang Shan Ren Jian-Liang Zhang Alberto N.Conejo Marco Aurelio Ramirez Argaez 《Journal of Iron and Steel Research International》 2026年第1期53-65,共13页
The direct reduction process can reduce carbon emissions by over 50%compared to traditional blast furnace ironmaking.Carbon deposition and carburization are critical for ensuring process stability and economic viabili... The direct reduction process can reduce carbon emissions by over 50%compared to traditional blast furnace ironmaking.Carbon deposition and carburization are critical for ensuring process stability and economic viability.Thermodynamic phase diagrams were developed to intuitively represent carbon deposition and carburization preferences in CH4-CO-H_(2) ternary atmospheres.High carbon potential and low oxygen potential significantly enhance carbon deposition and carburization.Increasing temperature from 500 to 1000℃ shifts the dominant reactions from CO-based to CH_(4)-based,increasing maximum carbon deposition from 0.55 to 0.80 mol and carburization from 0.25 to 0.80 mol per mole of reducing gas.Increasing pressure suppresses CH4-based reactions while promoting CO-based reactions,reducing maximum carbon deposition from 0.8 to~0.7 mol and increasing maximum carburization from 0.80 to 0.85 mol per mole of reducing gas.Equilibrium phase diagrams for various carbides were also developed,revealing preferences for Fe_(3)C_(2),Fe_(7)C_(3),Fe_(5)C_(2),and Fe_(3)C as the Fe/C ratio increases.Higher temperatures and CH_(4) concentrations favor the formation of carbides with higher carbon content.Carburization preferences under typical Energiron ZR and Midrex atmospheres were highlighted,and the higher carbon content in direct reduction iron produced by the Energiron ZR process was thermodynamically confirmed. 展开更多
关键词 Carbon deposition CARBURIZATION THERMODYNAMICS Phase diagram C-H-O system
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Reduction and migration behavior of phosphorus in coal-based reduction of high-phosphorus oolitic iron ore
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作者 Meng-Jie Hu De-Qing Zhu +4 位作者 Jian Pan Zheng-Qi Guo Cong-Cong Yang Si-Wei Li Wen Cao 《Journal of Iron and Steel Research International》 2026年第3期88-105,共18页
Phosphorus tends to migrate into metallic iron during the direct reduction of high-phosphorus oolitic iron ore,leading to undesirable phosphorus enrichment in metallic iron.However,the underlying reduction and migrati... Phosphorus tends to migrate into metallic iron during the direct reduction of high-phosphorus oolitic iron ore,leading to undesirable phosphorus enrichment in metallic iron.However,the underlying reduction and migration mechanisms remain poorly understood.Phosphorus behavior during coal-based reduction was systematically investigated through theoretical modeling and experimental approaches.Thermodynamic analysis revealed that the carbon reduction of solid Ca_(3)(PO_(4))_(2)to gaseous P_(2)requires temperatures exceeding 1400℃.Notably,this threshold significantly decreases to 1130.5℃in the presence of SiO_(2)and Al_(2)O_(3).Further investigations demonstrated that Ca_(3)(PO_(4))_(2)co-reduces with Fe_(x)O_(γ)in the presence of SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-Fe_(x)O_(γ),forming Fe_(3)P(instead of gaseous P_(2))at a markedly lower temperature of 778.7℃.Mechanistic studies indicate that the inherent thermal stability of Ca_(3)(PO_(4))_(2)inhibits the generation of reactive[P_(2)O_(5)].However,SiO_(2)-Al_(2)O_(3)coexistence destabilizes Ca_(3)(PO_(4))_(2)while exponentially enhancing[P_(2)O_(5)]activity.This synergistic effect dramatically promotes the phosphorus mineral reduction.Characterization confirmed that Ca_(3)(PO_(4))_(2)migrated into the slag phase(4FeO·Al_(2)O_(3)·3SiO_(2)·CaO·P_(2)O_(5)).Subsequently,the reactive P_(2)O_(5)in slag is reduced with metallic iron to form Fe_(3)P,which further dissolves into theα-Fe matrix through solid-state diffusion,ultimately generating Fe-P solid solutions. 展开更多
关键词 Oolitic hematite ore Coal-based reduction Migration behavior DEPHOSPHORIZATION
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氢基竖炉直接还原炼铁工艺的现状和发展趋势
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作者 邢娜 秦勉 付玉强 《上海金属》 2026年第1期11-14,29,共5页
氢基竖炉直接还原炼铁工艺能减少碳排放50%以上,是我国钢铁行业实现从“碳冶金”到“氢冶金”转变的重要途径。概述了MIDREX、ENERGIRON氢基竖炉直接还原炼铁工艺及其国内外的应用。目前,氢基竖炉直接还原炼铁工艺尚存在投资费用高、制... 氢基竖炉直接还原炼铁工艺能减少碳排放50%以上,是我国钢铁行业实现从“碳冶金”到“氢冶金”转变的重要途径。概述了MIDREX、ENERGIRON氢基竖炉直接还原炼铁工艺及其国内外的应用。目前,氢基竖炉直接还原炼铁工艺尚存在投资费用高、制氢成本高等问题,影响氢基竖炉直接还原炼铁工艺的未来发展。 展开更多
关键词 氢基竖炉炼铁 碳排放 直接还原
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K_(2)CO_(3)对高磷鲕状赤铁矿球团氢还原-熔分过程的影响机理
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作者 杨潮鑫 赵一将 +2 位作者 黄记鹏 马江华 李光强 《武汉科技大学学报》 北大核心 2026年第1期13-23,共11页
本文研究了K_(2)CO_(3)对高磷鲕状赤铁矿氢还原过程的影响,通过热力学计算了氢气还原过程中脉石与含磷矿物赋存形态的变化。结果表明,添加K_(2)CO_(3)可以有效抑制铁铝尖晶石等相的产生,进而促进铁氧化物的还原。在添加K_(2)CO_(3)的基... 本文研究了K_(2)CO_(3)对高磷鲕状赤铁矿氢还原过程的影响,通过热力学计算了氢气还原过程中脉石与含磷矿物赋存形态的变化。结果表明,添加K_(2)CO_(3)可以有效抑制铁铝尖晶石等相的产生,进而促进铁氧化物的还原。在添加K_(2)CO_(3)的基础上,再加入少量CaF_(2)作为助熔剂可以进一步提高铁的熔分回收率,降低铁中磷含量。在复合添加8%K_(2)CO_(3)和4%CaF_(2)的条件下,球团熔分后的金属产物铁回收率达到84.90%,P含量降至0.06%。 展开更多
关键词 K_(2)CO_(3) 氢还原 熔融分离 金属化率 脱磷 铁回收率
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高品位赤铁矿氧化球团富氢还原行为 被引量:2
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作者 郭正启 赵富康 +4 位作者 李博华 朱德庆 宋清诗 王伟 潘建 《中国冶金》 北大核心 2025年第7期121-131,I0002,共12页
富氢直接还原技术中,还原工艺参数的调整直接影响最终产品直接还原铁(DRI)的质量。明晰还原温度、还原气体流量及还原气体比例(φ(H_(2))/φ(CO))对球团还原行为的影响规律,对于优化富氢还原工艺、改善产品质量具有重要意义。以某全铁... 富氢直接还原技术中,还原工艺参数的调整直接影响最终产品直接还原铁(DRI)的质量。明晰还原温度、还原气体流量及还原气体比例(φ(H_(2))/φ(CO))对球团还原行为的影响规律,对于优化富氢还原工艺、改善产品质量具有重要意义。以某全铁质量分数为66.67%的赤铁矿为含铁原料,制备了碱度为0.3的球团,参考Midrex法气基直接还原标准,将球团在不同还原条件下进行气基直接还原,系统研究了其金属化率、粉化率、还原膨胀率、还原后抗压强度和物相变化。研究表明,当还原温度从750℃升高至900℃时,金属化率由86.63%显著提高至96.66%;在900℃时,球团内部生成大量铁晶须,使球团出现异常膨胀,膨胀率超过25%。低还原气体流量(10 L/min)使球团还原速率降低且球团内部结构不均匀,粉化和膨胀均加剧;适当提高气体流量,各项指标明显改善。还原气体中氢气比例的提高可显著改善球团的还原性能。在纯氢(φ(H_(2))=100%)气氛下,还原球团的金属化率和抗压强度分别高达96.83%和615 N/P,粉化率和还原膨胀率分别仅为0.11%和4.11%。XRD和SEM分析表明,纯氢气氛下还原球团的铁晶粒均匀且结晶度好,金属铁以层状析出,球团结构更加稳定。研究结果为富氢直接还原工艺的优化提供了理论支撑。 展开更多
关键词 富氢还原 高品位赤铁矿球团 还原行为 微观结构
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焦炉煤气零重整竖炉喷氧段气体的燃烧与改质
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作者 郄亚娜 路小莹 +5 位作者 王新东 李宇壮 张明刚 刘存强 张立嵬 刘然 《中国冶金》 北大核心 2026年第1期67-77,共11页
竖炉氢冶金是钢铁行业节能降碳的重要途径,基于中国多组分复杂气源的条件,确定关键操作参数的合理范围对气基竖炉工艺的国产化至关重要。本文基于国内某焦炉煤气零重整竖炉氢冶金工艺对喷氧燃烧段进行数值仿真,获得了多组分气体在喷氧... 竖炉氢冶金是钢铁行业节能降碳的重要途径,基于中国多组分复杂气源的条件,确定关键操作参数的合理范围对气基竖炉工艺的国产化至关重要。本文基于国内某焦炉煤气零重整竖炉氢冶金工艺对喷氧燃烧段进行数值仿真,获得了多组分气体在喷氧段的燃烧气化改质机理,并对合适喷氧量的范围进行了探索。研究结果表明,喷氧段喷入的O_(2)先与H_(2)、CH_(4)、CO发生燃烧反应,三者燃烧速率的最大值分别为0.030、0.002、0.005 mol/(L·s),H_(2)燃烧速率比CH_(4)和CO燃烧速率高1个数量级,CH_(4)重整反应和水煤气反应主要发生在高温区,且主要与H2O发生重整反应。随着O_(2)的喷入,出口煤气温度和还原势随之发生变化,当工艺气流量为146161 m^(3)/h、喷氧量为2111 m^(3)/h时,出口煤气温度为1053℃,比入口增加了103℃,煤气量增加7.7%,煤气还原势φ(H_(2)+CO)升高了4.7个百分点。随喷氧量的增加,喷氧段出口煤气温度和φ(CO)上升,φ(CH_(4))和φ(H_(2))下降,O_(2)过量喷入会造成可燃气体的过烧而影响出口煤气还原势。综合考虑出口煤气温度和还原势,当工艺气量为12.0万~14.6万m^(3)/h时得到合适喷氧量范围为不大于2687 m^(3)/h,工艺气量平均每增大1万m^(3)/h,合适的喷氧量相应增多195 m^(3)/h。 展开更多
关键词 竖炉氢冶金 喷氧段 多组分气体 改质机制 模拟仿真
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还原工艺对熔剂性高磷鲕状赤铁矿铁、磷、铝矿物转变的影响
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作者 周仙霖 陈仡煌 +3 位作者 陈铁军 罗艳红 万军营 申跃洪 《烧结球团》 北大核心 2025年第4期81-90,113,共11页
受复杂矿物组成与特殊嵌布特征的限制,针对鲕状赤铁矿的传统选矿工艺难以实现理想的分离指标。为探究高磷鲕状赤铁矿的可还原性及直接还原过程中有害杂质元素的行为,本文以湖北宜昌地区长阳鲕状赤铁矿为研究对象,分别采用煤炭、CO及H_(2... 受复杂矿物组成与特殊嵌布特征的限制,针对鲕状赤铁矿的传统选矿工艺难以实现理想的分离指标。为探究高磷鲕状赤铁矿的可还原性及直接还原过程中有害杂质元素的行为,本文以湖北宜昌地区长阳鲕状赤铁矿为研究对象,分别采用煤炭、CO及H_(2)三种还原剂开展直接还原试验,考察还原过程中铁、磷及铝等主要组分的矿物相变化与反应特征。长阳鲕状赤铁矿铁品位为50.53%,磷和铝质量分数分别为0.83%和3.87%,钙质量分数为6.73%,二元碱度为1.03。通过Factsage热力学软件计算,铁矿物分级还原过程中产生的FeO易与含铝矿物相反应生成难还原的铁铝尖晶石,从而抑制还原反应的深入进行。此外,鲕绿泥石等含铝物相在CaO熔剂存在下的还原行为得到显著改善,含磷物相中的磷元素则倾向于在较高温度下迁移并富集于还原产物中的金属铁相。在还原温度为1050℃、保温时间为90 min的条件下,采用煤炭、CO和H_(2)作为还原剂对该矿样进行直接还原处理,产物的金属化率分别为83.43%、88.90%和96.75%。通过分析球磨和磁选后的还原产物,三种还原方式在脱磷效果上差异较小,脱磷率均维持在约70%;而在铝的脱除方面,H_(2)还原产物表现出显著优势,其脱铝率达到68.33%,明显高于煤和CO还原所对应的45.71%和43.55%。对直接还原铁和磁选尾矿的XRD、SEM分析结果显示:H_(2)的还原效果最佳,能最大限度地破坏致密的鲕状结构,改善磁选工艺条件,提高金属化率。 展开更多
关键词 高磷鲕状赤铁矿 氢还原 直接还原铁 矿物相转变
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氢基还原低钛型钒钛球团矿的冶金性能
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作者 王小艾 《炼铁》 北大核心 2026年第1期87-91,共5页
为实现钒钛球团矿在氢基竖炉内的优化利用,通过试验研究在不同H_(2)比例还原气条件下,低钛型钒钛球团矿的冶金性能。试验结果表明:随着还原气中H比例的提高,低钛型钒钛球团矿的低温还原粉化现象受到抑制,还原反应速率加快,最终还原度提... 为实现钒钛球团矿在氢基竖炉内的优化利用,通过试验研究在不同H_(2)比例还原气条件下,低钛型钒钛球团矿的冶金性能。试验结果表明:随着还原气中H比例的提高,低钛型钒钛球团矿的低温还原粉化现象受到抑制,还原反应速率加快,最终还原度提高,还原膨胀率降低,还原黏结指数下降。还原气中H_(2)比例为65%条件下,低钛型钒钛球团矿的RDI_(+6.3)为88.41%RDI_(-3.2)为9.8%,RDI_(up)为98.24%,最终还原度可达90.32%,最大还原膨胀率为11.22%,且不同H_(2)比例还原气条件下的还原黏结指数均<10%,满足氢基竖炉生产要求。 展开更多
关键词 氢基竖炉 还原试验 钒钛球团矿 冶金性能 低温还原粉化指数
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不同铁品位球团矿气基还原膨胀行为及机制研究
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作者 潘建 欧俊建 +4 位作者 朱德庆 杨聪聪 郭正启 李思唯 夏光辉 《宝钢技术》 2025年第6期27-34,共8页
系统研究了球团铁品位(59%~68%)、还原气体组成(φ(H_(2))/φ(CO)为2.6和8.2)等因素对球团在950℃条件下还原膨胀性能的影响规律,分析了球团还原度(R)与还原膨胀率(RSI)之间的内在关系。研究结果表明,所有球团在还原初期均表现出快速体... 系统研究了球团铁品位(59%~68%)、还原气体组成(φ(H_(2))/φ(CO)为2.6和8.2)等因素对球团在950℃条件下还原膨胀性能的影响规律,分析了球团还原度(R)与还原膨胀率(RSI)之间的内在关系。研究结果表明,所有球团在还原初期均表现出快速体积膨胀的特性,还原膨胀率在还原度为30%~50%时达到峰值,然后随着还原反应的进行而逐渐降低;还原气氛中高H_(2)比例有助于抑制球团的初期体积膨胀,但在还原末期,高H_(2)比例气氛中的球团膨胀率却略高于低H_(2)比例气氛;此外,铁品位的高低对球团的还原膨胀率有显著影响,品位较低球团由于脉石含量较高,抑制了新生金属铁的连晶长大,降低了金属铁生长的各向异性,从而改善了还原膨胀性能,表现出更低的还原膨胀率。该研究结果可为电熔分炼铁工艺的球团矿选择及还原工艺优化提供理论依据。 展开更多
关键词 铁品位 还原气氛 还原度 气基还原 还原膨胀行为
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钒钛磁铁矿直流炉冶炼试验研究
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作者 郭亚光 陈奎元 +1 位作者 王云 陈学刚 《绿色矿冶》 2025年第5期26-33,共8页
为了探究直流炉处理钒钛磁铁矿过程中渣和铁水成分的变化,在分析原料钒钛磁铁矿性质的基础上,开展理论计算、小试和直流炉扩大试验。钒钛磁铁矿中Fe主要以Fe_(3)O_(4)存在,V、Ti主要赋存于钛磁铁矿中,理论计算显示加入石灰可大幅降低还... 为了探究直流炉处理钒钛磁铁矿过程中渣和铁水成分的变化,在分析原料钒钛磁铁矿性质的基础上,开展理论计算、小试和直流炉扩大试验。钒钛磁铁矿中Fe主要以Fe_(3)O_(4)存在,V、Ti主要赋存于钛磁铁矿中,理论计算显示加入石灰可大幅降低还原终渣的熔化温度,提高冶炼温度更有利于降低炉渣黏度;小试结果表明,温度升高有利于提高金属回收率,合适的石灰和还原剂配比对渣铁分离效果影响较大,在温度1580℃、C/O为1.0、石灰配比3.3%条件下,尾渣中Fe、V含量可分别降至1.20%、0.27%;直流炉扩大试验结果表明,渣中铁含量降至14.38%~16.21%时,渣中钒含量最高,产出终渣中Fe、V含量分别为1.89%、0.39%,Fe、V回收率分别为98.14%、85.7%。 展开更多
关键词 钒钛磁铁矿 模拟计算 直流炉 钛渣 含钒铁水
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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
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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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数字化技术在竖炉氢冶金上的应用
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作者 武卫军 《冶金设备管理与维修》 2026年第1期1-5,共5页
HyMEX焦炉煤气零重整的竖炉氢冶金是全球首例氢冶金项目,开工投产标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变。文章详细介绍了氢冶金首次成功应用的数字化技术的特点,包括FF现场总线仪表数字化通讯技术,智能MCC电气柜使... HyMEX焦炉煤气零重整的竖炉氢冶金是全球首例氢冶金项目,开工投产标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变。文章详细介绍了氢冶金首次成功应用的数字化技术的特点,包括FF现场总线仪表数字化通讯技术,智能MCC电气柜使用Ethernet/Modbus通讯对电气马达保护器、变频的精确控制技术,以及现场有毒气体检测的集中数字化显示技术、压缩机远程监控系统等。氢冶金应用数字化技术表明:自动化、数字化、智能化系统愈发重要,先进的数字化技术可实现对现场数字化设备的快速配置和健康管理,为设备管理和诊断人员提供决策分析依据。 展开更多
关键词 FF总线 自诊断 智能MCC Ethernet/IP通讯协议 GCS集中数字化显示
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氢基竖炉工艺减污降碳协同绩效评价
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作者 罗宇洁 李峰宇 《绿色矿冶》 2025年第4期15-22,共8页
为了评价氢基竖炉工艺的减污降碳协同绩效,本文构建了氢基竖炉工艺减污降碳协同绩效评价体系,运用耦合协调度模型构建污染物排放、碳排放和成本控制三者之间的协同指数,并评价了传统高炉-转炉长流程和三种氢基竖炉工艺(焦炉煤气制氢、... 为了评价氢基竖炉工艺的减污降碳协同绩效,本文构建了氢基竖炉工艺减污降碳协同绩效评价体系,运用耦合协调度模型构建污染物排放、碳排放和成本控制三者之间的协同指数,并评价了传统高炉-转炉长流程和三种氢基竖炉工艺(焦炉煤气制氢、天然气制氢、绿电制氢)加电炉工艺的减污降碳协同效果。研究表明:在减少污染物排放和碳排放方面,全绿电绿氢工艺的表现最优;在成本方面,全绿电绿氢工艺的综合成本最高;对比各个工艺的减污降碳协同指数,氢基竖炉工艺在减污、降碳和成本控制之间的协调性强于长流程高炉-转炉工艺。其中,焦炉煤气制氢和天然气制氢工艺的减污降碳协同指数分别为0.843和0.722,分别达到了良好协调发展和中级协调发展的水平;而全绿电绿氢工艺由于成本过高,减污降碳协同效果次之,减污降碳协同指数只有0.463,处于濒临失调衰退程度,如果电价成本和贴现率可以降低,该工艺的整体协调效果也会随之上升。 展开更多
关键词 氢基竖炉 污染物排放 碳排放 成本控制 绿电制氢 耦合协调度
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B_(2)O_(3)对高磷鲕状赤铁矿球团氢还原过程的影响 被引量:1
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作者 黄记鹏 马江华 +3 位作者 杨潮鑫 赵一将 刘昱 李光强 《钢铁研究学报》 北大核心 2025年第6期740-750,共11页
随着中国“双碳”战略的实施,钢铁行业的节能减排迫在眉睫。氢基还原剂的使用可大幅降低炼铁环节的碳排放。以高磷鲕状赤铁矿为原料制备自熔剂型球团,以氢气为还原剂,采用热重法分析自熔剂型球团在1073 K的还原过程,并用XRD、SEM等方法... 随着中国“双碳”战略的实施,钢铁行业的节能减排迫在眉睫。氢基还原剂的使用可大幅降低炼铁环节的碳排放。以高磷鲕状赤铁矿为原料制备自熔剂型球团,以氢气为还原剂,采用热重法分析自熔剂型球团在1073 K的还原过程,并用XRD、SEM等方法分析了原矿、自熔剂型球团、还原产物的微观形貌、成分和物相,研究B_(2)O_(3)对自熔剂型球团还原过程的促进作用。结果表明:当球团碱度为2.5时,随着球团中B_(2)O_(3)质量分数的增加,球团的还原度和金属化率先增加后减少,当B_(2)O_(3)质量分数为2%时,还原度和金属化率最高分别达到85.10%和83.99%。这是因为B_(2)O_(3)对球团还原的同时存在促进和抑制的作用。适量的B_(2)O_(3)会破坏矿物的鲕状结构并使球团的孔隙率增加,有利于球团内氢气的扩散,为球团的还原提供了更好的动力学条件。但球团内过量的B_(2)O_(3),会过多消耗球团内的CaO,导致富余的SiO2会与FeO结合形成铁橄榄石,从而阻碍还原。 展开更多
关键词 高磷鲕状赤铁矿 自熔剂型球团 氢还原 孔隙率 B_(2)O_(3)
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直接还原铁生产用铁矿石及还原气的分析与思考 被引量:4
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作者 青格勒 王桂林 +4 位作者 许佳 王凯 王伟 李劲松 宋晓然 《中国冶金》 北大核心 2025年第5期55-64,共10页
直接还原铁(DRI)是实现深度脱碳的重要工艺产品,可用于电炉炼钢、转炉或者电熔炉。直接还原铁的化学成分及质量和所用燃料还原剂对下道工序的应用和碳减排具有重要影响。概述了直接还原铁的生产现状,剖析了直接还原铁的应用及对直接还... 直接还原铁(DRI)是实现深度脱碳的重要工艺产品,可用于电炉炼钢、转炉或者电熔炉。直接还原铁的化学成分及质量和所用燃料还原剂对下道工序的应用和碳减排具有重要影响。概述了直接还原铁的生产现状,剖析了直接还原铁的应用及对直接还原铁的质量需求、直接还原用还原气现状及发展,分析和思考了直接还原铁生产用铁矿石的处理和应用及直接还原用还原气的准备。电炉和转炉冶炼需要高品位、低脉石和高金属化率的直接还原铁,电熔炉则可以应用相对低品位和高脉石含量的直接还原铁。目前电炉工艺产能大,技术成熟,电熔炉工艺在研发阶段。另外从碳减排角度考虑,低品位、高脉石直接还原铁无论对电炉工艺还是熔炼炉工艺的电耗和碳排放影响都很大,因此,用于直接还原铁生产的铁矿石尽可能在源头采选阶段减少脉石含量、提高品位,以生产高品质直接还原铁。传统的直接还原铁生产主要采用天然气作为能源和还原剂,而天然气属于化石燃料,且中国天然气资源紧缺价格,因此,应用焦炉煤气或CO_(2)转化后的CO+H_(2)混合还原气体,既可以保证铁矿石的还原速率,又可以在提高直接还原铁C含量的同时降低碳排放。 展开更多
关键词 直接还原铁 还原气体 铁矿石 电炉 电熔炉
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