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为减少炼铁工序中CO2的排放,高炉实施低还原剂比操作是很重要的,但在低还原剂比操作条件下,会导致原料的还原停滞,软熔带变肥大,结果出现高炉的透气性变差和热平衡变差的问题。作为解决措施,有效的办法是改善原料性状,控制装料分布来提高原料的还原性,控制炉周边煤气流来改善热平衡,但JFE钢公司却是着眼于在矿石层中大量混合装入焦炭的技术。在矿石层中混合装入焦炭不仅可以控制软熔带中矿石的收缩变化,而且混合的焦炭会优先受到碳素溶解反应,维持软熔带的空隙率。结果,可以改善高炉内原料的透气性,降低还原剂比,提高高炉利用系数,并可大量使用劣质原料。
通过荷重软化实验,调查了焦炭混合比和烧结矿比对在1200℃中烧结矿的还原率和最大压损值的影响。无论在何种烧结矿比条件下,焦炭的混装比越高,最大压损值都呈下降的趋势。但是,混合比在12.5mass%时效果显著,超过12.5mass%时则呈饱和趋势。关于还原率,虽然数据的偏差大,但当混合率在达到10mass%以前时,还原率会随着混合率的提高而提高。由此可知,混合率在10mass%左右时,可以提高烧结矿的还原性,大幅度改善压损。
在实机应用时,为获得径向均匀的焦炭混合率分布,采用数学模型和冷态模型实验研究了炉料装入的分布图形。根据研究结果,制定了在实机上采取将焦炭和矿石分成各2批装料的方针,在第1批矿石中混合块焦,在第2批矿石中混合中小块焦。作为在第1批矿石中装入块焦的方法,JFE钢公司东日本制铁所(千叶地区)6号高炉利用并联料仓,从2个炉顶料仓同时将烧结矿和焦炭卸出,同时采用逆倾动装入法将炉料从中心向周围堆积,由此可以防止焦炭的分离·偏析,实现焦炭径向均匀装入的目标。混合量两批分别为3.75mass%,共计7.5mass%(单位:120kg/t)。
东日本制铁所(千叶地区)5号高炉停炉前东日本制铁所(千叶地区)6号高炉实施大量焦炭混装时的操作结果表明,与以往操作相比,大量混装焦炭时由于煤气利用率(炉身效率)和透气性提高以及热损失减小,实现了降低还原剂比(降低22kg/t)的目标。另外,在5号高炉停炉后要求6号高炉提高利用系数期间,尽管直送烧结比减小,但仍然可维持低还原剂比操作,由此确认了在矿石层中大量混装焦炭效果
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