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酒钢铁前系统氯元素迁移行为

钢铁 2023年第6期58卷 53-60页

作者：蒋心泰鲁逢霖施煌禹王翠张建良酒泉钢铁(集团)公司宏兴股份公司甘肃嘉峪关735100 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083

铁前系统氯元素迁移行为对高炉氯负荷及高炉原燃料冶金性能、煤气管道系统、TRT发电系统、热风炉耐火材料等具有重要影响。高炉大型化、集约化发展趋势日益显著,大容积高炉占比逐年提高,氯元素侵蚀给企业带来较大经济损失。为了理清高... 详细信息

铁前系统氯元素迁移行为对高炉氯负荷及高炉原燃料冶金性能、煤气管道系统、TRT发电系统、热风炉耐火材料等具有重要影响。高炉大型化、集约化发展趋势日益显著,大容积高炉占比逐年提高,氯元素侵蚀给企业带来较大经济损失。为了理清高炉中氯元素的来源和排出途径,明晰氯元素的侵蚀机理,将铁前系统作为整体,研究氯元素的迁移路径,为降低高炉氯负荷及其对高炉和附属系统的危害提供理论依据十分必要。以酒钢某高炉为研究对象,对选矿、烧结、高炉3个工序所使用及产出的物料进行取样,采用离子色谱法对样品氯含量进行检测。通过氯元素平衡分析计算发现,选矿工序中的黑沟矿带入了大部分的氯元素;在烧结工序中自产精矿带入的氯元素占大部分;而在高炉系统中含铁炉料是酒钢高炉氯元素的最大来源,其次是焦炭和煤粉。高炉系统中的氯元素除了高炉煤气带出外,其余布袋灰带出氯元素的比例也较高。针对酒钢高炉的氯负荷现状,从源头上降低氯元素进入到选矿工序、烧结工序和高炉系统的量,通过喷吹低氯含量的煤粉和配加低氯含量的焦炭来限制高炉中氯元素的入炉负荷,在烧结工序对除尘灰的氯元素进行脱除,并降低氯元素在高炉内的循环富集,可大大减轻氯元素给高炉及其附属设备带来的危害。

关键词：氯元素迁移行为高炉烧结选矿

氯元素影响全废渣水泥性能研究及环境影响评价

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氯元素影响全废渣水泥性能研究及环境影响评价

作者：徐盼盼华中科技大学

学位级别：硕士

电石渣可作为工业固废制备水泥的主要钙质原料来源,然而乙炔法煤化工工艺产生的电石渣中具有较高含量的氯元素,会对水泥质量产生一定影响。当前针对氯元素对水泥性能影响的研究多集中在低氯含量(0.05%以下)领域,且更多关注氯元素的矿化... 详细信息

电石渣可作为工业固废制备水泥的主要钙质原料来源,然而乙炔法煤化工工艺产生的电石渣中具有较高含量的氯元素,会对水泥质量产生一定影响。当前针对氯元素对水泥性能影响的研究多集中在低氯含量(0.05%以下)领域,且更多关注氯元素的矿化作用和对熟料矿物相晶体结构的固溶替代机理,高含量氯组分对水泥性能从生料配料到水泥烧制的影响机制缺乏整体探讨。本文基于T水泥厂开发的以煤化工电石渣为主要原料的全废渣水泥生产工艺,开展不同掺氯量的热力学相图模拟计算和水泥烧制实验,研究高含量氯元素对熟料物相和水泥性能的影响规律;并对生料配料算法进行优化,以考量氯元素对水泥品质的影响;继而对整体工艺的氯元素物质流和环境影响进行分析。主要研究内容与结论包括如下三个方面:(1)氯元素对熟料煅烧及水泥性能影响规律研究掺氯量为0.1%～0.5%的Ca O-Si O-AlO-FeO-Mg O-Cl体系热力学模拟相图和水泥烧制实验均表明,氯元素可促进CS转化为CS,并使熟料CS含量上升,CS、CA和CAF含量下降。熟料XRD表征说明,氯含量由0.1%上升至0.5%时,CS含量由48.44%增加至65.02%;CS含量则在氯含量为0.4%时达到最低值19.36%。当氯含量超过0.4%后,其促进CS向CS转化作用变弱,此时Alinite相增长速率变大。在氯含量较高的体系中,Ca O、Si O和AlO倾向于与Mg O和含氯物质结合生成Alinite相和CaAlOCl相。氯元素对熟料物相的影响规律映射到水泥强度上表现为:氯含量由0.1%上升至0.5%时,水泥3d抗压强度由51.2 MPa增长至66.6 MPa;但由于氯元素使CS含量升高的同时也明显降低了CS含量,因此28d强度增长空间不大。附有旁路除氯系统的高氯水泥生产实际中,建议生料中氯元素的含量控制在0.4%以下,可极大程度促进熟料中CS的生成,并保证适宜的CS含量和优良的3d和28d强度性能。(2)全废渣水泥含氯生料配料多目标优化算法系统研究基于生料配料是控制水泥熟料质量的关键步骤,采用了一种含氯组分的三率值计算公式,从宏观角度考量生料氯含量对水泥品质的影响。针对T水泥厂常规Excel生料配料法现存缺陷和实际生产需求,以熟料三率值优化、优先消纳特定固废和熟料氯含量达标为多目标函数,根据固废的原料特征对非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行一定改进,并合理设置遗传参数,建立了一套全废渣水泥生料配料多目标优化算法系统。配料算法可对熟料中的氯含量进行初步预测,在保证熟料氯含量达标的前提下优先消纳产量较大的固废。经过实际运算,由此优化算法求解配比得到的实际三率值与目标三率值的误差均在允许范围之内。与传统算法相比,计算过程简便、抗扰性强、结果准确可靠、智能化程度高。(3)全废渣水泥工艺氯元素物质流分析及环境影响评价全废渣水泥工艺的氯物质流分析表明,氯元素主要来源于生料和煤中,熟料和烟气中的氯分别占氯总量的18.34%和34.69%。含氯元素和不含氯元素的全废渣水泥工艺环境影响结果表明,生产功能单位(1 t)的全废渣水泥对人体健康影响(Human Health)、生态系统影响(Ecosystems)和资源消耗(Resources)的环境影响分别为-2.66×10 pt、-1.58×10 pt、1.97×10 pt和-1.38×10 pt、8.00×10 pt、2.50×10 pt。正面影响主要来自原料获取和水泥拌合料预处理环节,负面影响则来源于熟料煅烧和水泥粉磨阶段,其中氯元素可有效降低熟料煅烧环节的负面环境影响。含氯元素和不含氯元素的全废渣水泥工艺碳排放量计算结果表明,生产功能单位(1 t)的全废渣水泥的碳排放量分别为95.35 kg CO当量和115.28 kg CO当量,其中熟料煅烧阶段占总碳排放量70%以上,含氯元素全废渣水泥工艺可使熟料煅烧环节的碳排放量降低18.65 kg CO当量。

关键词：氯元素工业固废熟料物相水泥性能生料配料多目标优化生命周期评价

脱硫废水旋转喷雾蒸发特性及氯元素迁移转化试验

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高校化学工程学报 2020年第5期34卷 1313-1320页

作者：车广民李飞陈海杰刘峰均陈武杨林军东南大学能源与环境学院江苏南京210096 大唐环境产业集团股份有限公司北京100097

为了对旋转喷雾干燥技术的工程应用进行优化,利用脱硫废水旋转喷雾蒸发试验系统,研究烟温、气液比、脱硫废水中Cl-质量浓度等对脱硫废水蒸发及其氯元素迁移转化特性的影响。结果表明,旋转喷雾干燥技术在塔入口烟温高于300℃、蒸发气液... 详细信息

为了对旋转喷雾干燥技术的工程应用进行优化,利用脱硫废水旋转喷雾蒸发试验系统,研究烟温、气液比、脱硫废水中Cl-质量浓度等对脱硫废水蒸发及其氯元素迁移转化特性的影响。结果表明,旋转喷雾干燥技术在塔入口烟温高于300℃、蒸发气液比不低于10000 m^3×t^-1(标准状态下的烟气)时,灰分中水的质量分数低于2%,可取得良好的蒸发效果;脱硫废水蒸发过程中Cl-以HCl形式析出的质量分数为8%~11%,析出比例随塔入口烟温的升高而增加,随废水p H值降低而增加,废水中Cl-质量浓度对于氯元素在气固相的分配比例影响较小。研究结果为旋转喷雾蒸发技术的工程应用提供关键数据,进而提出合理的优化方案。

关键词：脱硫废水零排放旋转喷雾干燥蒸发特性氯元素迁移转化

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喷吹煤粉中氯元素在高炉风口区域的反应

东北大学学报（自然科学版） 2013年第6期34卷 836-839页

作者：刘小杰吕庆姜海宾张淑会东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110819 河北联合大学冶金与能源学院河北省现代冶金技术重点实验室河北唐山063009

对煤粉中氯元素在高炉内反应进行了热力学分析,模拟高炉风口环境,研究了喷吹煤粉中的氯元素在风口区的反应和分配规律.结果表明,煤粉中氯在燃烧过程中以HCl形式析出.与常规燃烧过程不同,煤粉中氯元素在风口区的析出率仅为40%～60%,剩余... 详细信息

对煤粉中氯元素在高炉内反应进行了热力学分析,模拟高炉风口环境,研究了喷吹煤粉中的氯元素在风口区的反应和分配规律.结果表明,煤粉中氯在燃烧过程中以HCl形式析出.与常规燃烧过程不同,煤粉中氯元素在风口区的析出率仅为40%～60%,剩余的氯元素残留在未燃煤粉中.喷吹煤粉带入高炉的氯元素不论去向如何,均不利于高炉冶炼过程的顺利进行.建立生产现场煤粉氯含量检测制度,减少高炉煤气中氯元素的危害,提高炉渣的排氯能力是今后努力的方向.

关键词：喷吹煤粉高炉风口氯元素反应热力学分析

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氯元素对高炉煤气管道的腐蚀与预防

天津冶金 2022年第5期 8-10,14页

作者：刘艳敏辛渊李保良贾宪耿军亮贾玉波敬业集团铁前管理中心河北石家庄050000

氯化氢气体对高炉煤气管道的腐蚀成为影响大中型高炉正常生产的关键因素。通过建立氯平衡,定量分析了高炉中氯元素的收入和支出方式,发现受干熄焦氯元素含量不稳定的影响,高炉氯元素主要来源存在很大差异。企业应提高对氯元素腐蚀危害... 详细信息

氯化氢气体对高炉煤气管道的腐蚀成为影响大中型高炉正常生产的关键因素。通过建立氯平衡,定量分析了高炉中氯元素的收入和支出方式,发现受干熄焦氯元素含量不稳定的影响,高炉氯元素主要来源存在很大差异。企业应提高对氯元素腐蚀危害的重视程度,尽早建立相关标准,将入炉料氯负荷控制在0.4kg/t之内。对不同预防措施的对比分析表明,喷碱中和装置是目前最为切实可行的预防氯元素对高炉煤气管道腐蚀的措施。本文探讨了利用数学模型实现氯元素精准控制,以及开发智能控制系统实现煤气冷凝水实时排放等新技术的可行性和应用前景,以期为大中型高炉实现氯元素科学管控,降低氯元素对煤气管道的腐蚀提供参考。

关键词：高炉氯元素腐蚀冷凝水模型

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氯元素在烧结系统影响及应对措施

中国金属通报 2022年第5期 7-9页

作者：杨杨周庭梁晓琳河北燕山钢铁集团有限公司

随着环保形势日益严峻,钢铁厂面临着烟气超低排放、固体废物、废水零排放和生产多重压力。河北燕山钢铁集团有限公司拥有3台300m2烧结机。其脱硫脱硝工艺采用湿法脱硫+氧化脱硝+湿电,达到超低排放标准。其中湿法脱硫系统脱硫效率高、工... 详细信息

随着环保形势日益严峻,钢铁厂面临着烟气超低排放、固体废物、废水零排放和生产多重压力。河北燕山钢铁集团有限公司拥有3台300m2烧结机。其脱硫脱硝工艺采用湿法脱硫+氧化脱硝+湿电,达到超低排放标准。其中湿法脱硫系统脱硫效率高、工艺简单可靠,副产品脱硫石膏(二水硫酸钙CaSO4·2H2O)可以当做水泥生产系统缓凝剂,固体废物可以得到充分有效利用。但是该系统脱硫废水中会富集大量氯离子、受环保政策等影响,必须内部消化返回烧结系统。同时烧结厂需要配加高炉布袋灰、重力灰,烧结机机头灰等含铁尘灰,含有大量钾、钠、氯等有害元素,容易造成烧结系统氯元素富集,出现台车篦条糊堵、设备结构腐蚀等问题,严重影响烧结矿产量和质量。通过分析氯元素来源及在烧结系统循环富集机理,合理控制烧结系统氯元素负荷,达到了废水、尘灰循环利用、烟气达标排放和烧结产量、质量相互兼顾平衡,解决企业当前面临的巨大环保压力和生产压力。

关键词：氯元素废水尘灰篦条糊堵

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氯元素在高炉软熔滴落带分配规律

钢铁研究学报 2017年第3期29卷 175-179页

作者：陈树军吕庆刘小杰张淑会郄亚娜兰臣臣东北大学冶金学院辽宁沈阳110004 河北钢铁集团承德分公司河北承德067000 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063009

为了解氯元素在软熔滴落带的分配规律,对高炉内氯元素的反应行为进行热力学分析,同时研究了氯元素入炉量和炉料碱度对氯元素在高炉软熔滴落带渣、铁及焦炭中分配规律的影响。结果表明:随着入炉氯元素含量的增加,软熔滴落带铁和渣中的氯... 详细信息

为了解氯元素在软熔滴落带的分配规律,对高炉内氯元素的反应行为进行热力学分析,同时研究了氯元素入炉量和炉料碱度对氯元素在高炉软熔滴落带渣、铁及焦炭中分配规律的影响。结果表明:随着入炉氯元素含量的增加,软熔滴落带铁和渣中的氯元素含量均不断增加,且渣中氯元素含量的增加幅度大于铁中氯元素含量的增加幅度。随着入炉氯元素含量的增加,软熔带总特征值(S值)逐渐减小,透气性逐渐增强,焦炭中的氯元素含量逐渐降低。随着入炉炉料碱度的增加,软熔滴落带铁中的氯元素含量无明显变化,渣中的氯元素含量增加,焦炭中的氯元素含量的大小主要受软熔带透气性的影响。

关键词：氯元素高炉软熔滴落带分配规律

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氯元素对高炉冶炼的影响分析及展望

钢铁研究学报 2015年第10期27卷 1-5页

作者：兰臣臣张淑会武兵强吕庆孙艳芹华北理工大学冶金与能源学院教育部现代冶金技术重点实验室河北唐山063009

在分析高炉内氯元素的主要来源和相关化学反应的基础上,综述了氯对高炉炉料、耐火材料、风口以及设备的影响。指出氯元素对高炉原燃料的作用机理,提出降低氯元素对高炉耐火材料侵蚀的措施,寻找有效降低净煤气中氯含量的方法,以及研究氯... 详细信息

在分析高炉内氯元素的主要来源和相关化学反应的基础上,综述了氯对高炉炉料、耐火材料、风口以及设备的影响。指出氯元素对高炉原燃料的作用机理,提出降低氯元素对高炉耐火材料侵蚀的措施,寻找有效降低净煤气中氯含量的方法,以及研究氯元素在高炉渣铁形成过程中的分配规律,指出找到适宜的高炉渣排氯的操作条件是今后研究的重点,可为降低氯元素对高炉冶炼过程的影响提供理论依据。

关键词：氯元素高炉冶炼高炉渣排氯

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氯元素对燃煤烟气脱汞的影响研究进展

化工进展 2012年第7期31卷 1610-1614,1619页

作者：喻敏董勇王鹏马春元山东大学燃煤污染物减排国家工程实验室山东济南250061

燃煤电厂是最主要的人为汞排放污染源,氯元素对汞的形态转化及脱除率有非常重要的影响。本文概述了燃煤电厂汞的释放特性和现有控制技术,从氯元素作为烟气组分、活性炭改性物以及燃料添加剂这3个方面详细阐述了氯对汞排放控制的影响。... 详细信息

燃煤电厂是最主要的人为汞排放污染源,氯元素对汞的形态转化及脱除率有非常重要的影响。本文概述了燃煤电厂汞的释放特性和现有控制技术,从氯元素作为烟气组分、活性炭改性物以及燃料添加剂这3个方面详细阐述了氯对汞排放控制的影响。首先氯化氢作为烟气组分,对单质汞向氧化态汞的形态转化有促进作用,这有利于现有除尘、脱硫装置对烟气汞的脱除。含氯化合物改性活性炭吸附剂时,物理吸附和化学吸附同时存在,这能有效提高吸附剂对汞的吸附性能。氯化物作为燃煤添加剂也能有效促进烟气汞的氧化和脱除,其中氯元素在湿法脱硫废水中富集,如何把其利用到烟气汞的脱除对开发高效脱汞技术有重要的意义。同时,比较了以上3种氯添加方案的优缺点。最后指出,深入研究氯元素对汞作用机理是今后的研究方向。

关键词：煤汞脱除氯元素烟气活性炭添加剂