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钒钛磁铁矿直接还原的研究与发展

中国冶金 2024年第2期34卷 1-8,51页

作者：王新宇赵海泉齐渊洪王锋钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 攀枝花学院钒钛学院四川攀枝花617000

钒钛磁铁矿是中国重要的特色资源,其高效清洁利用具有重要意义。由于钒钛磁铁矿结构复杂,铁钒钛等矿物紧密共生,导致其难冶炼、难利用。当前高炉-转炉工艺实现了铁和钒的利用,但钒资源回收利用率较低、环境污染较大、运行成本较高,且钛... 详细信息

钒钛磁铁矿是中国重要的特色资源,其高效清洁利用具有重要意义。由于钒钛磁铁矿结构复杂,铁钒钛等矿物紧密共生,导致其难冶炼、难利用。当前高炉-转炉工艺实现了铁和钒的利用,但钒资源回收利用率较低、环境污染较大、运行成本较高,且钛资源尚未获得利用。直接还原工艺可在提铁的同时富集钒、钛,被认为是实现铁钒钛综合利用的可行工艺。从还原机理、还原效率和还原结果等方面,分别对不同的固态还原剂和气态还原剂进行了对比,阐述了还原强化的效果与机理,介绍了还原-钠化-熔分耦合新工艺的探索和研究进展。基于低碳、节能、高效等理念,提出了将氢冶金技术应用于还原-钠化-熔分耦合工艺的设想,即氢还原-钠化-熔分耦合工艺,以及该工艺需要开展的研究内容。兼顾低碳、短流程、高效的氢还原-钠化-熔分耦合工艺发展前景可观。

关键词：钒钛磁铁矿直接还原还原剂短流程氢还原

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不锈钢粉尘的物理化学特性分析

钢铁研究学报 2017年第2期29卷 105-110页

作者：赵海泉齐渊洪史永林钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003

不锈钢粉尘是一种产生量大、粒度细小、杂质含量高、极具回收利用价值的二次资源。为了开发不锈钢粉尘高效利用工艺,采用化学分析、XRD、扫描电镜等方法,对EAF和AOD不锈钢除粉尘的化学成分、粒度、物相组成、Cr^(6+)浸出及微观形貌进行... 详细信息

不锈钢粉尘是一种产生量大、粒度细小、杂质含量高、极具回收利用价值的二次资源。为了开发不锈钢粉尘高效利用工艺,采用化学分析、XRD、扫描电镜等方法,对EAF和AOD不锈钢除粉尘的化学成分、粒度、物相组成、Cr^(6+)浸出及微观形貌进行了研究。结果表明,不锈钢粉尘中Ni、Cr、Fe含量较高,且均以氧化物形式存在;粉尘中的主要物相有铬铁尖晶石、磁铁矿、钙镁橄榄石、石英及石灰等;粉尘中的Cr^(6+)含量极少,低于国家危险废弃物的限制要求,但高于饮用水国家标准。

关键词：不锈钢粉尘 EAF AOD 铬微观结构

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氧化铅锌矿直接还原实验研究

钢铁研究学报 2018年第9期30卷 703-709页

作者：洪陆阔高建军齐渊洪王海风钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 钢研晟华科技股份有限公司研发部北京100081

氧化铅锌矿是一种富含铅、锌和铁的多金属矿产资源,由于其矿相结构复杂,铅、锌品位低,矿泥量大,导致传统的浮选方法难以高效定向分选铅、锌,得到的浮选精矿品位低。回转窑直接还原虽然可以回收铅、锌资源,但存在铁回收率低,设备故障率高... 详细信息

氧化铅锌矿是一种富含铅、锌和铁的多金属矿产资源,由于其矿相结构复杂,铅、锌品位低,矿泥量大,导致传统的浮选方法难以高效定向分选铅、锌,得到的浮选精矿品位低。回转窑直接还原虽然可以回收铅、锌资源,但存在铁回收率低,设备故障率高,作业率低等问题。为了高效回收氧化铅锌矿中的铁、铅和锌有价金属元素,提出了转底炉直接还原的方法,该方法具有还原温度高、还原速度快、金属回收率高等特点。实验研究了不同工艺参数对氧化铅锌矿含碳球团直接还原的影响关系,得到的最佳工艺参数为：还原温度1 300℃,还原时间30min,碳氧比为1.2,Ca（OH）2的添加量为5%（质量分数）。还原后球团金属化率为95.89%,铅、锌挥发率分别为95.23%和98.56%。

关键词：氧化铅锌矿转底炉直接还原金属化率挥发率

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氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

重庆大学学报（自然科学版） 2016年第4期39卷 67-81页

作者：张伟郁肖兵李强齐渊洪邹宗树东北大学材料与冶金学院沈阳110004 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081 钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生... 详细信息

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。

关键词：氧气高炉数学模型工业试验热储备区炉型设计

矩形侧吹浸没熔炼熔池内射流行为规律的物理模拟研究

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中国有色冶金 2021年

作者：申耀宗张巧荣赵凯甄常亮齐渊洪华北理工大学冶金与能源学院钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室

利用水模实验方法模拟新型无焦炼铁反应器中所采用的矩形侧吹浸没熔炼熔池内射流行为变化的规律，通过理论分析和实验研究分别考察了熔池内侧吹气体射流的运动方式和穿透行为。基于气泡在射流中的受力情况，建立了射流气泡上升运动模型... 详细信息

利用水模实验方法模拟新型无焦炼铁反应器中所采用的矩形侧吹浸没熔炼熔池内射流行为变化的规律，通过理论分析和实验研究分别考察了熔池内侧吹气体射流的运动方式和穿透行为。基于气泡在射流中的受力情况，建立了射流气泡上升运动模型，对照实验现象，相互佐证了射流气泡在不同运动阶段的规律。根据射流穿透现象及理论分析结果表明：喷吹流量是影响侧吹穿透距离的主要因素；流量恒定时，氧枪直径对穿透行为的影响相比氧枪浸没深度的影响较大；以此为基础，建立侧吹射流穿透距离圆管氧枪数学表达式，由此得知，侧吹射流穿透距离的能量变化主要为动能转换。

关键词：侧吹浸没熔炼矩形熔池射流行为气泡受力分析物理模拟

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回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁技术分析

钢铁研究学报 2018年第2期30卷 91-96页

作者：高建军万新宇齐渊洪王锋钢研晟华工程技术有限公司研发部北京100081 钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081

针对高炉炼铁存在工艺流程长、焦炭依赖度高、环境污染大等问题,提出了一种回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁新工艺。该工艺具有原料适应性广,不需要消耗焦炭,污染物排放少,适合冶炼特殊铁矿资源等特点。通过建立数学模型,对该工艺进行了... 详细信息

针对高炉炼铁存在工艺流程长、焦炭依赖度高、环境污染大等问题,提出了一种回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁新工艺。该工艺具有原料适应性广,不需要消耗焦炭,污染物排放少,适合冶炼特殊铁矿资源等特点。通过建立数学模型,对该工艺进行了数值模拟。计算结果表明,回转窑预还原炉料的金属化率、熔分炉煤气的氧化度和鼓风氧含量对冶炼工艺煤耗和氧耗影响较大,煤粉和氧气消耗随着预还原炉料金属化率的升高,熔分炉煤气氧化度的增大和鼓风氧含量的升高而降低。该工艺对冶炼特殊铁矿资源具有显著优势,可以弥补高炉冶炼的不足,对降低燃料消耗和减少CO2排放具有重大意义。

关键词：回转窑熔分炉金属化率煤气氧化度鼓风氧含量

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焦炉煤气重整成分变化规律热力学计算

钢铁研究学报 2023年第10期35卷 1214-1227页

作者：于樾王锋齐渊洪王宏斌杨永强韩涛钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 河钢集团宣钢公司河北宣化075100 河钢集团宣钢技术中心河北宣化075100

为明确焦炉煤气重整工艺中温度及组分对焦炉煤气重整平衡组分的影响规律,对CH_(4)-H_(2)-CO-CO_(2)-H_(2)O-O_(2)竖炉焦炉煤气体系自重整过程中温度、压力、O_(2)、CO_(2)和H_(2)O的变化规律进行了热力学平衡模拟研究。结果表明:高温以... 详细信息

为明确焦炉煤气重整工艺中温度及组分对焦炉煤气重整平衡组分的影响规律,对CH_(4)-H_(2)-CO-CO_(2)-H_(2)O-O_(2)竖炉焦炉煤气体系自重整过程中温度、压力、O_(2)、CO_(2)和H_(2)O的变化规律进行了热力学平衡模拟研究。结果表明:高温以及较低的体系压力对焦炉煤气自重整有利,但CH_(4)转化率较低。在给定焦炉煤气成分及条件下,焦炉煤气重整过程中加入O_(2)会使CH_(4)转化变得容易,计算得到的O_(2)最佳加入量为5.69%(摩尔分数),此时CH_(4)转化率已经达到99.48%,还原气平衡组分中H_(2)的摩尔分数可由68.39%提升至75.99%,CO摩尔分数由4.36%提升至18.12%,H_(2)与CO体积比降至4.19;CO_(2)加入量是调节焦炉煤气平衡组分中H_(2)与CO体积比的重要手段,当CO_(2)加入量为7.84%(摩尔分数)时,焦炉煤气基本转化完全,平衡组分H_(2)与CO体积比由7.07降低至3.04,当CO_(2)加入量大于17.75%(摩尔分数)后,H_(2)与CO体积比降低到了2.0以下。水蒸气是增加焦炉煤气重整平衡组分中H_(2)含量的主要途径,当水蒸气加入量为6.44%(摩尔分数)时,此时平衡组分中的CH_(4)转化率达到98.56%,H_(2)含量增加约1.29倍,H_(2)与CO体积比达到谷值4.57。

关键词：焦炉煤气重整平衡组分温度压力热力学计算

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工艺参数对氧气高炉能耗的影响规律

钢铁研究学报 2011年第7期23卷 14-17页

作者：高建军郭培民齐渊洪严定鎏钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081

建立了氧气高炉煤气不循环利用流程,炉身喷吹循环煤气流程和炉缸喷吹循环煤气流程数学模型,分析了工艺参数对氧气高炉能耗的影响,结果表明:煤气不循环利用流程一次能耗远远高于煤气循环利用流程,不适合进行工业化生产;金属化率对氧气高... 详细信息

建立了氧气高炉煤气不循环利用流程,炉身喷吹循环煤气流程和炉缸喷吹循环煤气流程数学模型,分析了工艺参数对氧气高炉能耗的影响,结果表明:煤气不循环利用流程一次能耗远远高于煤气循环利用流程,不适合进行工业化生产;金属化率对氧气高炉能耗影响很大,金属化率每升高5%,吨铁焦比降低约37 kg;煤气循环利用流程各煤气量匹配要合理,炉顶煤气需要能够满足煤气加热和循环利用;带入炉内的氮气量要小,否则循环煤气富氮率大,煤气的还原性下降。

关键词：氧气高炉工艺参数能耗数学模拟

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高炉熔渣余热回收技术发展过程及趋势

钢铁 2012年第4期47卷 1-8页

作者：齐渊洪干磊王海风张春霞严定鎏钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081

系统分析了从20世纪70年代末以来高炉熔渣余热回收技术的发展历程及各个时期的特点,通过分析可知,目前高炉熔渣余热回收的效率很低,限制了其商业化运行。提高余热回收效率,优化余热利用方式,开发高附加值的炉渣副产品已成为熔渣余热回... 详细信息

系统分析了从20世纪70年代末以来高炉熔渣余热回收技术的发展历程及各个时期的特点,通过分析可知,目前高炉熔渣余热回收的效率很低,限制了其商业化运行。提高余热回收效率,优化余热利用方式,开发高附加值的炉渣副产品已成为熔渣余热回收技术发展的趋势。

关键词：高炉渣余热回收火用效率炉渣副产品