氧气转炉使用石灰石造渣炼钢课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《氧气转炉使用石灰石造渣炼钢课件.ppt》由用户(ziliao2023)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 氧气 转炉 使用 石灰石 造渣 炼钢 课件
- 资源描述:
-
1、氧气转炉氧气转炉使用石灰石造渣炼钢使用石灰石造渣炼钢北京科技大学冶金与生态工程学院北京科技大学冶金与生态工程学院李宏李宏2023-5-1321.前言前言n减排温室气体CO2,是21世纪最重要的环保问题。我国钢铁工业耗能占全国工业部门耗能约23%,因此钢铁业是节能、减排CO2的重要行业。n经长期研究发现,在炼钢造渣原料石灰煅烧转炉炼钢这一工业链上,存在着浪费烧成石灰所携带的物理热、CO2过度排放和增加环境污染的问题。n为改善这种状况,北京科技大学提出了用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法,于2009年4月申请发明专利,2011年1月获得了国家知识产权局专利授权。2023-5-133方法思路:方法思路:
2、改变获得石灰的位置改变获得石灰的位置在转炉内煅烧在转炉内煅烧n省能:约2000 kJ/kg石灰(按文献记载回转窑耗能5000 kJ/kg石灰计算)n利用分解的CO2氧化铁水元素:相当于提供0.26 kg O2/kg石灰(制氧0.26 kg 需耗电0.11 kwh)。石灰石石灰石石灰石石灰石石灰石灰窑煅烧窑煅烧转炉内煅烧转炉内煅烧2023-5-134由此而形成了新的炼钢法:石灰造渣法石灰石造渣法使原来在2个反应器中进行的反应在1个反应器里完成,因而减少了工序石灰煅烧快速完成无功热耗散极小 分解出CO2与M反应生成CO可回收转炉内生成石灰无须出炉转运不浪费其物理热但转炉内需要增加热供给,以减少冷铁
3、料加入维持热平衡为宜2023-5-1352.基本原理基本原理2023-5-1362.1消除降温消除降温升温的能量浪费升温的能量浪费n石灰石煅烧成为石灰的温度一般在10001200,因此烧成石灰都携带较多的热能,但高温石灰必须降温后才能运输,到达转炉料仓及至进入转炉时已接近常温,然后石灰在转炉中再吸热升温化渣,最后出钢时温度要达1600 以上。很明显,这一过程中石灰先降温再升温是在浪费能量,本方法把石灰煅烧直接放在转炉中进行,从而消除了这一浪费。2023-5-1372.2减少石灰资源浪费减少石灰资源浪费n烧成的石灰在皮带机输送过程中因相互碰撞和掉落而产生粉末,入转炉料仓前要筛分掉,其后又产生的粉
4、末在入转炉时也会被炉气带走。据生产现场估计,从石灰出煅烧炉开始至装入转炉为止,其产生粉末的浪费量约相当于烧成石灰总量的15%。而采用石灰石直接装入转炉的方法则不会发生这种石灰资源的浪费。2023-5-1382.3石灰石具有氧化性更符合炼钢原理石灰石具有氧化性更符合炼钢原理n炼钢是一个氧化熔炼的过程,生产中需强制供氧吹炼。石灰石中CaCO3含有44%质量的CO2,在炼钢前期,这部分CO2分解出来后可以与Fe、Si、Mn、C等发生氧化反应,对炼钢过程强化冶炼减少氧气消耗是有利的。但是(完全烧成的)石灰中已没有CO2,不具有氧化性,因此炼钢过程中直接加入具有氧化性的石灰石造渣,更符合炼钢原理要求。2
5、023-5-1392.4表层脱落型未反应核模型表层脱落型未反应核模型n石灰石块受热煅烧成石灰块是一个由表及里的过程,首先在其表层发生碳酸钙分解反应生成石灰,然后一圈圈地向里面发展,一般可以用“未反应核模型”来解释。当石灰石块加入转炉之后,在吹氧搅拌条件下其与熔渣可充分接触,其表层转变成石灰后,会马上与周围的熔渣发生反应而脱落,烧成石灰和化渣脱落方向一致,这一过程的模型可称为“表层脱落型未反应核模型”。2023-5-13102.5可以充分利用石灰石的资源可以充分利用石灰石的资源n转炉石灰石分解产生的CaO用于固定渣中酸性组分;产生的CO2可以与Fe、Si、Mn、C等发生氧化反应,在吨钢消耗50
6、kg CaO的条件下,CaCO3分解出的CO2可提供的氧量相当于一炉正常吹炼供氧的8%左右;CO2与铁水中元素反应后生成CO,可供回收作为燃料及化工原料使用。n即除过去利用的CaO之外,还可以利用其中的氧资源并生成能源。2023-5-13112.6分解的分解的CO2对铁水对铁水“最软最软”供供氧氧n用石灰造渣炼钢时,为了使石灰快速熔化,需要在尽可能少扰动铁水表面的条件下向转炉内供氧以生成大量FetO,因此产生了前期的“浅吹”、“软吹”或“吊吹”的吹炼工艺。n大量的石灰石在吹炼前期的铁水面上分解时,产生的CO2对铁水没有冲击,是一种“最软”的供氧方式,因此会产生比吊吹还要强的快速生成FetO的效
7、果。2023-5-13122.7快速形成高碱度、高氧化性、低温熔渣快速形成高碱度、高氧化性、低温熔渣n采用石灰石炼钢可以快速形成高碱度、高氧化性的熔渣,且其在铁水面上分解可降低渣-铁界面的温度,从而使脱磷反应所需的热力学条件更加完备,因此炼钢前期的脱磷效果更好。n用石灰造渣炼钢时,加入冷铁料一般会下降至熔池底部而使那里的温度降低,而当不加冷铁料改加入石灰石时,则把相当于“石灰+废钢”的吸热都集中到了铁水面上。2023-5-13133.3.研究结果与讨论研究结果与讨论2023-5-1314迄今为止进行的主要研究工作迄今为止进行的主要研究工作 n石灰石全部代替石灰造渣炼钢的可能性探讨石灰石全部代替
8、石灰造渣炼钢的可能性探讨 n石灰石石灰石急速煅烧过程探索急速煅烧过程探索n铁水表面铁水表面PCO2与与低温高低温高碳铁水碳铁水平衡平衡关系的推导关系的推导n石灰石直接装入石灰石直接装入造渣炼钢工业试验造渣炼钢工业试验结果结果 n转炉内石灰石化渣过程探讨转炉内石灰石化渣过程探讨n两种方法煅烧石灰的能耗两种方法煅烧石灰的能耗比比较较n用铁水替代废钢减排用铁水替代废钢减排CO2量的计算量的计算n石灰石造渣炼钢法减排石灰石造渣炼钢法减排CO2的综合效益的综合效益 2023-5-13153.1石灰石全部代替石灰造渣炼钢的可能性探讨石灰石全部代替石灰造渣炼钢的可能性探讨 n取决于转炉内是否能够维持热平衡n
9、热平衡计算:设生产中转炉内热量平衡,其冷料装入模式由“石灰+废钢”转变为“石灰石”,以吨钢消耗含CaO 90%的石灰55kg、全部用石灰石代替来计算得知,两种模式装入铁水的元素氧化发热比为1/1.19,而两种模式的耗热比为1/1.12。2023-5-13163.2石灰石石灰石急速煅烧过程探索急速煅烧过程探索n与现行煅烧石灰的过程不同,石灰石进入转炉后是一个急速升温煅烧的过程。/PCaCO3分解随温度和PCO2/P的变化2023-5-13173.2石灰石石灰石急速煅烧过程探索急速煅烧过程探索n粉末CaCO3差热分析实验,考察在大气条件(PCO2接近于)下时CaCO3分解情况随温度的变化。n结果得
10、出:粉末CaCO3在420左右即开始分解,在约820时结束,与平衡计算的结果不同。CaCO3的TG-DTA曲线2023-5-13183.2石灰石石灰石急速煅烧过程探索急速煅烧过程探索n由实验结果推测:n石灰石投入转炉落到铁水面上,周围气氛中CO2应该接近于,因此其分解类似于差热分析的结果。n随着由表及里传热的进行,无论是石灰石块表层还是内部,只要温度达到了420 以上,CaCO3即开始发生分解,随温度升高而分解的趋势增大,在800左右,分解趋势达到最大。2023-5-13193.2石灰石石灰石急速煅烧过程探索急速煅烧过程探索n30mm尺度石灰石高温急速煅烧实验,考察炉内温度对于石灰石块分解速度
11、的影响。n结果得出,石灰石块在1400下的分解速度比1100大很多,1400下30mm左右的块度仅5分钟即可分解73.6。分解率与煅烧时间的关系分解率与煅烧时间的关系 2023-5-13203.2石灰石石灰石急速煅烧过程探索急速煅烧过程探索n因此可以认为:石灰石急速煅烧过程中,环境温度越高,石灰石内外的温差越大,由表及里的传热速率越大,煅烧成为石灰的速度也越大。n实际生产中,转炉前期温度区间是约11001400,实验结果反映了没有化渣作用影响时的分解速度的差别。n在吹氧火点区,温度要高的多,石灰石煅烧成为石灰的速度更快。n转炉内各部位石灰石煅烧成为石灰的速度不同。2023-5-13213.3铁
12、水表面铁水表面PCO2与低温高碳铁水平衡关系的推导与低温高碳铁水平衡关系的推导 n预计石灰石在转炉中分解出的CO2会与铁水中的一些元素进行反应,因此有必要了解其反应的限度。n过去已有炼钢温度下与C 1%铁水平衡的CO、CO2分压变化的数据,但炼钢前期铁水条件与C 1%铁水不同,所以过去的数据不能直接取用。n根据热力学计算和数学推导,探讨了PCO2与低温高碳铁水平衡的关系。2023-5-13223.3铁水表面铁水表面PCO2与低温高碳铁水平衡关系的推导与低温高碳铁水平衡关系的推导 nCO2与铁水中各元素反应的标准自由能变化与温度的关系如右图所示,表明在标准状态下,CO2在炼钢温度可以自发的与铁水
13、中的Fe、C、Si、Mn反应。CO2与与铁铁水中各元素反水中各元素反应应的的标标准自由能准自由能变变化与温度的关系化与温度的关系 2023-5-13233.3铁水表面铁水表面PCO2与低温高碳铁水平衡关系的推导与低温高碳铁水平衡关系的推导n根据热力学计算和数学推导得出:nln(PCO2/P)=6.1861-0.59727%C-16538/T n R2=0.9998低温高碳区域低温高碳区域PCO2/P与温度和与温度和C浓度的关系浓度的关系 2023-5-13243.3铁水表面铁水表面PCO2与低温高碳铁水平衡关系的推导与低温高碳铁水平衡关系的推导n由推导结果可知:n当炼钢前期与低温高碳铁水平衡的
14、PCO2/P接近于0时,CaCO3分解出的CO2有全部反应生成CO的趋势。n因此,当完善“石灰石造渣炼钢法”的控制技术以后,以石灰石代替石灰造渣炼钢、吨钢消耗50kg CaO估算,可望每生产100万吨钢能够资源化利用CO2约4万吨、增加CO回收约2.5万吨以上。2023-5-13253.4石灰石直接装入石灰石直接装入造渣炼钢工业试验造渣炼钢工业试验结果结果 n在出钢量为40吨和60吨的转炉上进行了数十炉试验,石灰石代替石灰的比例范围为25100。铁水温度为1300 左右,冷铁料加入量为012%,供氧强度如不加石灰石一样。n开吹3分钟左右加入两批渣料后,炉口就溢出了泡沫渣,可知用石灰石造渣有促进
15、化渣、提高炉渣氧化性的作用,因此可以节省各种化渣剂,化渣不再是炼钢的难题。2023-5-1326转炉试验结果石灰石比例/%039.681.4终点Lp6290.395.6终点Ls1.120.861.12终渣TFe/%14.9416.3117.36终渣CaO/SiO23.153.63.76吹吹氧时间氧时间/分分n随石灰石代替石灰的比例增加,终点Lp升高幅度较大,吹氧至终点所需时间与石灰造渣法大致相等,转炉回收煤气有所增加。2023-5-13273.5转炉内石灰石化渣过程探讨转炉内石灰石化渣过程探讨n为探索石灰石造渣速度快于石灰的原因,对石灰石在瞬间分解生成高温CO2的作用和生成高活性石灰的可能性进
展开阅读全文