刘征建:烧结矿生产用铁矿石造粒:发展、进展与挑战 | 2023

文摘   2024-11-24 09:00   英国  


铁矿石烧结是钢铁生产的重要工艺,其造粒环节直接影响烧结矿的质量和生产效率。然而,烧结过程因高能耗和高污染备受关注,尤其是在中国,烧结矿仍占高炉铁料的70%左右。优化铁矿石造粒工艺是提高烧结效率和环保性能的关键。

 

尽管现有研究在造粒理论和设备优化方面取得了一定进展,但仍存在以下不足:

  • 缺乏理论研究与工业实践之间的紧密联系;

  • 现有造粒性能评价体系未能全面反映高温烧结特性;

  • 造粒模型尚未充分考虑复杂的颗粒接触和增长过程。

 

最近,北京科技大学刘征建教授及其团队系统回顾了铁矿石造粒的机理、工艺及性能评价方法,探讨了影响造粒性能的关键因素和工业应用案例,分析了原料、水分、设备及工艺对造粒过程的影响,进一步总结了造粒设备的优化策略和造粒技术的未来发展方向。

 

相关研究成果以“Iron Ore Granulation for Sinter Production: Developments, Progress, and Challenges”为题目发表于ISIJ International 期刊2023年第63卷第4期,论文作者为:Lele Niu, Jianliang Zhang, Yaozu Wang, Jian Kang, Sida Li, Changdong Shan, Zhen Li, Zhengjian Liu*。

 

该论文的主要研究结果与结论如下:


造粒机制

  • 颗粒接触和增长受液桥黏附力影响显著;

  • 造粒时间和颗粒分布显著影响粒径及其均匀性。


原材料对造粒性能的影响

  • 粗颗粒矿石充当核心,细粒矿石用于粘附,比例不当会破坏透气性;

  • 含水量优化可提高颗粒强度和床层透气性。


设备优化

  • 高剪切造粒机提升了烧结矿的落下强度(提高约3.38%);

  • 鼓式混合机优化了准颗粒的分布和均匀性。


工艺发展

  • 单独添加法与复合造粒技术显著提升烧结矿性能和工艺效率;

  • 颗粒群平衡模型(PBM)与动力学模型的结合为造粒过程优化提供新思路。

 

该论文中共有图片12张、表格3个,部分图片和表格如下:

图1. 铁矿石烧结过程中造粒的工艺流程示意图

 

图2. 造粒准颗粒结构示意图

 

图3. 不同铁矿石颗粒的表面形貌

 

图4. 基于焦粉分布的准颗粒类型示意图

 

图12. 烧结粒化数字孪生示意图

 

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