铁矿石烧结中氮氧化物与制粒粘附层影响的研究

摘要

在钢铁产业中,污染较大的有硫氧化物,氮氧化物和颗粒物,环保部对GB28662-2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》的修改意见,要求进一步的提高污染物排放标准,NOx的排放限值100mg/Nm3,SOx排放限值50mg/Nm3,颗粒物排放限值20mg/Nm3.因此本文针对烧结过程中的焦炭氮氧化物生成的影响因素进行分析. 本文从制粒实验出发,建立了制粒模型对不同工况下制粒的粒径分布进行了预测分析,在管式炉实验中分析了粘附层对焦炭氮转化率的影响,粘附比较大的制粒在较低温度下会增加焦炭氮转化率,而在较高温度下降低氮转化率.根据烧结杯实验,研究了焦炭,碱度,消石灰等对焦炭氮转化率的影响,焦炭是其中的主要影响因素,通过对烧结杯填料的分层,研究了水分含量,石灰石粒径,氧化镁含量,返矿含量等在不同烧结杯层次的影响,这些因素主要影响到床层透气性和铁酸钙分布,进而影响焦炭氮转化率. 通过金相显微镜对烧结矿上层的矿相结构进行分析,主要分析孔隙面积和孔隙圆形度,以此分析碱度,焦炭含量,焦炭粒径和水分含量的影响,影响较大的如去掉0.25mm以下的焦炭,即减少粘附层中的焦炭颗粒,这样造成燃烧速率下降,高温区时间较长,则相应的孔隙面积减少,孔隙圆形度增加.碱度主要影响熔体粘度,焦炭含量影响燃烧速率和高温时间,焦炭粒径影响焦炭颗粒在烧结制粒中的位置,水分影响烧结杯透气性和烧结温度,进而影响到烧结矿中的孔隙面积和圆形度. 使用高温热台显微镜对有粘附颗粒的焦炭燃烧时间进行了分析,根据所建立的方程,分析得出燃烧时间和粘附层厚度之间的关系式;粘附颗粒的种类对焦炭燃烧时间也有影响,如粘附赤铁矿颗粒的焦炭和粘附石灰石颗粒的焦炭在不同升温速率下的燃烧时间. 为分析粘附层对焦炭氮转化率的影响,建立焦炭颗粒内的气体扩散方程,根据颗粒内发生的异相反应,对焦炭内气体组分进行计算,并分析出沿粒径方向的的焦炭氮转化率,粘附层对焦炭大颗粒的表面影响比较大,分析了不同温度,不同粒径,不同负压,不同氧浓度对焦炭颗粒内氮转化率的影响. 根据本文的分析,粘附层在铁矿石烧结过程的影响,包括对烧结矿矿相,特别是对焦炭燃烧的影响是比较重要的,需要进一步研究粘附层熔融对焦炭燃烧的影响,以及对焦炭氮转化率的影响.

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