[發(fā)明專利]一種高爐內(nèi)堿金屬元素富集量的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910329299.8
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110136781B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳紹鵬;王煒;徐潤生;鄭恒
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/90
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 戴寶松

本發(fā)明公開了一種高爐內(nèi)堿金屬元素富集量的計算方法，通過構(gòu)建兩步式高爐模型，利用熱力學計算軟件FactSage，輸入高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合高爐生產(chǎn)實際情況設(shè)定計算邊界條件，通過對高爐內(nèi)堿金屬收入項與支出項的迭代運算，得到高爐內(nèi)堿金屬元素富集量，并建立了堿金屬元素富集量與入爐堿負荷的關(guān)系。本發(fā)明方法適用性廣泛，針對性和可操作性強，可以計算出高爐內(nèi)不同時期的堿金屬元素富集量，并且能夠預測改變?nèi)霠t堿負荷對應的富集量變化，本發(fā)明還可以計算出高爐內(nèi)鋅和鉛的富集量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高爐煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高爐內(nèi)堿金屬元素富集量的計算方法。

背景技術(shù)

K、Na等是高爐原料中的微量有害堿金屬元素，在高爐煉鐵過程中，各種鐵礦石、焦炭和煤粉中會攜帶入一定量的堿金屬化合物，這些堿金屬化合物在800～1000℃之間就能熔化。當它們進入高溫區(qū)后，一部分進入爐渣，一部分則被焦炭還原為堿金屬蒸氣，還原出來后立即氣化隨高爐煤氣上升，在不同的溫度條件下又與其它物質(zhì)反應轉(zhuǎn)化為堿金屬氰化物或硅酸鹽等。攜帶著堿金屬蒸氣、堿金屬氰化物和堿金屬硅酸鹽的高爐煤氣在自下而上的運動過程中，在高爐上部的中低溫區(qū)，K、Na是以金屬和碳酸鹽形式進行循環(huán)和富集，K、Na的氰化物則是在600～1600℃范圍內(nèi)進行循環(huán)和富集，而來不及反應和沉積的堿金屬則隨煤氣和爐塵從爐頂排出，大部分未還原的堿金屬硅酸鹽隨爐渣排出。

隨高爐爐役的延長，爐內(nèi)參與循環(huán)富集的堿金屬量越來越多。堿金屬在爐內(nèi)的危害表現(xiàn)有:降低礦石的軟化溫度，使礦石尚未充分還原就已熔化滴落，增加了高爐下部的直接還原熱量消耗；引起球團礦的異常膨脹而嚴重粉化；它能強化焦炭的氣化反應，使其反應后強度急劇降低且粉化；造成料柱透氣性嚴重惡化，危及生產(chǎn)冶煉過程進行；液態(tài)或固態(tài)堿金屬粘附于爐襯上，既能使爐墻嚴重結(jié)瘤，又能直接破壞磚襯，對高爐煉鐵造成很大危害。因此，有必要提供一種測定高爐內(nèi)堿金屬元素富集量的方法，從而為高爐煉鐵的安全性、高效性、低能耗及高品質(zhì)提供科學依據(jù)。

目前，對于高爐內(nèi)堿金屬循環(huán)富集的研究，大多通過研究各添加爐料種類、生產(chǎn)條件等因素對堿金屬元素富集量的影響，并結(jié)合熱力學分析，根據(jù)堿金屬元素在高爐內(nèi)發(fā)生的物化反應，對堿金屬元素富集量進行理論計算。然而，這些方法對各企業(yè)高爐煉鐵實際意義不大，實用性差，大多鋼鐵企業(yè)只能依據(jù)自身的冶煉實踐及經(jīng)驗制定堿金屬入爐負荷上限，往往無法做到防患于未然，在堿金屬富集嚴重影響爐況后才被動做出調(diào)整。因此，有必要提供一種對高爐煉鐵實用性強的堿金屬元素富集量計算方法，為鋼鐵企業(yè)實際生產(chǎn)帶來便利。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種高爐內(nèi)堿金屬元素富集量的計算方法，首先構(gòu)建兩步式高爐模型，然后利用熱力學計算軟件FactSage，結(jié)合高爐生產(chǎn)實際情況設(shè)定計算邊界條件，通過對高爐內(nèi)堿金屬收入與支出的迭代運算，可計算得到高爐內(nèi)不同時期的堿金屬元素富集量，并建立了堿金屬元素富集量與入爐堿金屬負荷的關(guān)系式。本發(fā)明方法適用性廣泛，針對性和可操作性強，可以計算出高爐不同時期的煤氣堿金屬元素富集量，并且能夠預測改變?nèi)霠t堿負荷對應的富集量變化。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種高爐內(nèi)堿金屬元素富集量的計算方法，包括以下步驟：

S1.建立兩步式高爐模型，并設(shè)定邊界條件；

S2.根據(jù)高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)，計算各輸入元素的質(zhì)量，并將各輸入元素的質(zhì)量及步驟S1中的邊界條件導入FactSage數(shù)據(jù)庫；

S3.FactSage數(shù)據(jù)庫計算得到高爐生產(chǎn)輸出數(shù)據(jù)，并進行迭代運算直至達到迭代終止條件，得到各迭代次數(shù)下的堿金屬含量，作為輸出結(jié)果輸出；

S4.根據(jù)步驟S3中的輸出結(jié)果，采用繪圖軟件繪制出堿金屬含量與對應的迭代次數(shù)的關(guān)系圖；

S5.選擇5-10組高爐實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，重復步驟S1-S4，根據(jù)各組高爐生產(chǎn)輸出結(jié)果，通過線性擬合，得到堿金屬元素富集量與入爐堿負荷的關(guān)系式。