новости компании о Успехи сталелитейной промышленности в улучшении качества агломерата и использовании водорода в доменных печах

Представьте себе доменную печь как массивный химический реактор, а спеченную руду - в качестве важнейшего сырья. Когда качество спека ухудшается - крошится или преждевременно размягчается - это может препятствовать прохождению газовых каналов, снижая эффективность производства и ухудшая качество расплавленного чугуна. В этой статье рассматриваются методы оценки качества спеченной руды, стратегии оптимизации и перспективное применение водородной металлургии в производстве чугуна в доменных печах, чтобы помочь сталелитейщикам добиться снижения затрат, повышения эффективности и декарбонизации.

Проблемы производства чугуна в доменных печах и важность спека

Сталелитейная промышленность сталкивается с растущим давлением со стороны колеблющихся рыночных требований и роста цен на сырье. Чтобы адаптироваться, производители все чаще внедряют меры по сокращению затрат, такие как снижение норм кокса при одновременном увеличении коэффициентов вдувания угля. Однако эти стратегии часто непреднамеренно ухудшают проницаемость печи из-за неполного сгорания угля (образование мелких частиц) и увеличения объемов шлака.

Поддержание оптимальной газопроницаемости имеет основополагающее значение для работы доменной печи. Эффективный поток газа обеспечивает надлежащие окислительно-восстановительные реакции, максимизирует использование топлива и повышает как производительность, так и качество чугуна. Как основное сырье печи, физические свойства спеченной руды, включая гранулометрический состав, механическую прочность и восстанавливаемость, напрямую влияют на проницаемость по всей шахте печи.

Основные показатели качества спека

Комплексная оценка спека требует мониторинга следующих критических параметров:

• Индекс деградации при восстановлении (RDI): Измеряет устойчивость к деградации размера при высокотемпературном восстановлении. Более высокие значения RDI указывают на большее образование мелочи, которая препятствует потоку газа в верхней части печи.
• Свойства размягчения-плавления (значения S и KS): S обозначает начальную температуру размягчения, а KS оценивает поддержание проницаемости под нагрузкой. Оптимальные значения обеспечивают стабильное образование когезионной зоны в нижней части печи.
• Индекс восстанавливаемости (RI): Количественно определяет легкость восстановления руды. Хотя высокий RI улучшает топливную эффективность, он часто коррелирует с увеличением RDI, что требует тщательного баланса.
• Индекс прочности (TI): Оценивает механическую прочность при обработке и загрузке.
• Содержание породы (Vg) и температура плавления (Tmg): Эти нежелезные компоненты влияют на текучесть шлака и проницаемость печи.

Стратегии повышения качества спека

Улучшенная оптимизация спека включает в себя:

• Смешивание сырья: Регулировка соотношения железной руды, флюса и топлива для контроля химического состава и минеральных фаз. Например, добавки известняка снижают RDI, а кремнезем повышает RI.
• Контроль технологических параметров: Точное регулирование температуры спекания, продолжительности и атмосферы для создания оптимальных поровых структур и минеральных агрегатов. Обогащенное кислородом спекание повышает производительность при одновременном снижении расхода топлива.
• Инновационные технологии: Технология гибридного гранулированного спека (HPS) включает в себя гранулированный концентрат в смесь для спекания, что дает более прочный, более восстанавливаемый спек с более низким RDI, как продемонстрировано образцом D, содержащим 40% по массе высококачественных гранул.

Применение водородной металлургии

Потенциал водорода как чистого и эффективного восстановителя преобразует работу доменных печей. Вдувание газов, обогащенных водородом (СПГ, H ₂ ) позволяет:

• Замена кокса и снижение выбросов CO ₂ Повышенная кинетика восстановления за счет превосходной восстанавливаемости водорода
• Улучшение RDI за счет антидеградационных эффектов
• Более широкие диапазоны размягчения и лучшие значения KS для лучшей проницаемости нижней части печи
• Сохраняются проблемы, включая контроль горения для предотвращения тепловых колебаний и смягчение водородного охрупчивания. Дальнейшие исследования поведения водорода и протоколов вдувания необходимы для полной реализации.

Экспериментальные результаты

Лабораторные исследования, имитирующие высокое вдувание угля и условия, обогащенные водородом, показали:

Водород последовательно снижал значения RDI пропорционально концентрации, при этом спек HPS (образец D) показал превосходные антидеградационные характеристики.

• Водород расширил интервалы размягчения и улучшил значения KS, особенно для более слабых спеков (A/B) по сравнению со стабильными исполнителями (C/D).
• Будущие направления

Дальнейшие достижения требуют:

Фундаментальные исследования реакций водорода в доменных печах

• Разработка методов упрочнения спека следующего поколения
• Динамическая оптимизация рабочих параметров, согласовывающая свойства спека с режимами вдувания водорода
• Благодаря комплексному управлению качеством спека и внедрению водородной металлургии сталелитейная промышленность может добиться одновременного улучшения производительности, экономической эффективности и экологических показателей, прокладывая путь к устойчивому производству чугуна.