三水乙酸钠复合相变材料的制备与热性能研究

1

作者 尹国超 刘军祥 +1 位作者 于庆波 王浩磊 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3643-3654,共12页

本工作以羧甲基纤维素钠作为增稠剂,并分别以十二水磷酸氢二钠、无水磷酸氢二钠、纳米Al_(2)O_(3)及经十二烷基硫酸钠改性的纳米Al_(2)O_(3)作为成核剂,以石墨作为导热增强剂,采用熔融共混法制备出一系列复合相变材料(composite phase c... 本工作以羧甲基纤维素钠作为增稠剂,并分别以十二水磷酸氢二钠、无水磷酸氢二钠、纳米Al_(2)O_(3)及经十二烷基硫酸钠改性的纳米Al_(2)O_(3)作为成核剂,以石墨作为导热增强剂,采用熔融共混法制备出一系列复合相变材料(composite phase change materials,CPCMs)。通过红外光谱仪、扫描电镜、差示扫描量热仪和温度采集系统对CPCMs的成分、形貌和热性能等进行综合分析,结果显示,在三水乙酸钠基体中添加2%羧甲基纤维素钠/3%十二水磷酸氢二钠或2%羧甲基纤维素钠/1%改性纳米Al_(2)O_(3)能有效解决SAT相分离和过冷度大的问题,DSC分析结果显示CPCMs的相变焓维持在247.98 J/g和244.64 J/g的水平。在三水乙酸钠基体中加入2%羧甲基纤维素钠/3%十二水磷酸氢二钠/1%石墨或2%羧甲基纤维素钠/3%十二水磷酸氢二钠/1%改性纳米Al_(2)O_(3)/1%石墨能在不提高过冷度的同时增强CPCMs的导热能力,对CPCMs进行了快速循环蓄放热实验,通过T-history法计算相对潜热的变化,结果发现,随着循环次数的增加,前者热衰减率不断增加,在循环次数达到40次后趋于稳定,热衰减约23%,而后者在经过50次循环后过冷度有增加的趋势。本研究有助于推动相变材料在储热领域的应用,并为高焓值和高稳定性三水乙酸钠复合相变材料的研发提供实验依据。 展开更多

关键词 三水乙酸钠 增稠剂 成核剂 石墨 循环蓄放热实验

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工业熔渣离心粒化数值模拟 被引量：1

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作者 于佳曲 刘军祥 +2 位作者 于庆波 段文军 秦勤 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2024年第1期9-15,35,共8页

针对熔渣离心粒化过程,采用VOF法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明:同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长... 针对熔渣离心粒化过程,采用VOF法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明:同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长与尖端直径的比值、破碎长度均更大;不同转速下,同种熔渣破碎波长与尖端直径的比值趋于一致,破碎长度与尖端直径的比值与韦伯研究的结果相似;铜渣和高炉熔渣粒化产生的颗粒粒径均随转速的增大而减小,与高炉熔渣相比,铜渣在粒化过程中可以获得大量更小尺寸的颗粒;随着转速的增加,铜渣的平均粒径变化较小,更有利于从高温颗粒中回收余热. 展开更多

关键词 离心粒化 熔渣 VOF

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二元碱度和镁铝比对低硼高铝渣冶金性能的影响

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作者 梁子明 柳政根 +1 位作者 储满生 李淑宝 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2024年第5期456-464,共9页

以国内某钢铁企业现场高炉渣为研究对象,系统研究了w(CaO)/w(SiO_(2))(即二元碱度R_(2))和w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))(即镁铝比M/A)对低硼高铝渣黏度η、熔化性温度T_(Br)、黏流活化能E_(η)的影响.结果表明:当R_(2)从1.10增至1.30时,η先... 以国内某钢铁企业现场高炉渣为研究对象,系统研究了w(CaO)/w(SiO_(2))(即二元碱度R_(2))和w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))(即镁铝比M/A)对低硼高铝渣黏度η、熔化性温度T_(Br)、黏流活化能E_(η)的影响.结果表明:当R_(2)从1.10增至1.30时,η先显著降低,之后趋于平缓,当R_(2)为1.25时,炉渣的高温(1773K)黏度η_(1)最低,为0.227 Pa·s,在此期间,炉渣中的硅铝酸盐网络结构发生解聚,T_(Br)和液相线温度均呈现升高趋势,高熔点基础物相黄长石的衍射峰强度增大,E_(η)先显著升高,再缓慢降低;当M/A从0.40增至0.65时,η先显著降低,之后趋于平缓,当M/A为0.55时,渣系的冶金性能趋于稳定,η_(1)为0.226 Pa·s,在此期间,炉渣中的硅铝酸盐网络结构发生解聚,T_(Br)和液相线温度总体均呈现降低趋势,高熔点基础物相黄长石相的衍射峰强度减小,E_(η)先缓慢降低,再显著升高.综合考虑,当R_(2)为1.25,M/A为0.55时,低硼高铝渣的η_(1),T_(Br)和E_(η)均较低,此时炉渣具有良好的冶金性能. 展开更多

关键词 低硼高铝渣 二元碱度 镁铝比 黏度

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50%CO_(2)+50%CO气氛条件下金属化炉料与焦粉耦合过程的非等温反应动力学 被引量：1

4

作者 闫瑞军 柳政根 +1 位作者 储满生 刘培军 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2023年第6期511-517,531,共8页

研究金属化炉料与焦炭的非等温耦合过程,可为阐明新型炉料结构的反应行为提供理论基础.本文中在50%CO_(2)+50%CO气氛下对金属化率为51%的炉料、焦粉及两者混合物料的非等温反应动力学进行研究,采用Coats-Redfern法计算并分析了耦合反应... 研究金属化炉料与焦炭的非等温耦合过程,可为阐明新型炉料结构的反应行为提供理论基础.本文中在50%CO_(2)+50%CO气氛下对金属化率为51%的炉料、焦粉及两者混合物料的非等温反应动力学进行研究,采用Coats-Redfern法计算并分析了耦合反应的表观活化能和反应机理.结果表明:混合物料在1 014 K时开始发生氧化增重反应,并在1 248 K时增重速率达到最大,与单金属化炉料的特征温度相近;混合物料的快速失重温度低于单焦粉的快速气化温度,这是由于焦炭气化与炉料还原起到了耦合增效作用;混合物料增重阶段的机理模型由单金属化炉料的R_(2)模型变为F_(2)模型,表观活化能由134.66 kJ/mol增至371.02 kJ/mol;焦粉气化的机理模型为F_(2)模型,表观活化能为389.45 kJ/mol;混合物料失重阶段的机理模型为D_(6)模型,表观活化能为778.04 kJ/mol. 展开更多

关键词 金属化炉料 焦炭 耦合过程 反应机理 活化能

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不锈钢粉尘和红土镍矿碳热还原新工艺多目标协同优化

5

作者 刘培军 柳政根 +3 位作者 储满生 闫瑞军 李峰 唐珏 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期1919-1931,共13页

采用基于响应面法的中心复合设计,通过碳热还原实现不锈钢粉尘和红土镍矿中Fe、Cr和Ni金属回收的多目标协同优化,获得高金属回收率和高品位Fe-Cr-Ni-C合金颗粒。结果表明,红土镍矿的配入量和还原温度对金属回收率有显著影响,还原产物中... 采用基于响应面法的中心复合设计,通过碳热还原实现不锈钢粉尘和红土镍矿中Fe、Cr和Ni金属回收的多目标协同优化,获得高金属回收率和高品位Fe-Cr-Ni-C合金颗粒。结果表明,红土镍矿的配入量和还原温度对金属回收率有显著影响,还原产物中金属Fe、Cr和Ni的回收率之间存在显著的交互作用。通过模型优化得到的最优工艺参数为:红土镍矿配入量5.47%、还原温度1428.02℃、还原时间23.10 min和碳氧比(FC/O)0.85。该模型的Fe、Cr和Ni的回收率预测结果分别为93.15%、91.63%和92.70%。 展开更多

关键词 不锈钢粉尘 红土镍矿 金属回收 响应面法 Fe-Cr-Ni-C合金颗粒

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镍基双效催化剂催化焦油重整制氢实验

6

作者 张津宁 谢华清 +2 位作者 吴贞国 郭锐 陆寒 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2023年第4期403-408,共6页

采用共沉淀法制备Ni-CaO-(CaO)_(12)(Al_(2)O_(3))7双效催化剂并用于焦油的吸附强化重整制氢研究,选用均匀试验法设计实验,考察温度、水碳比及催化剂质量对焦油的吸附强化重整反应过程中氢产率的影响,获得最佳重整反应条件.对双效催化... 采用共沉淀法制备Ni-CaO-(CaO)_(12)(Al_(2)O_(3))7双效催化剂并用于焦油的吸附强化重整制氢研究,选用均匀试验法设计实验,考察温度、水碳比及催化剂质量对焦油的吸附强化重整反应过程中氢产率的影响,获得最佳重整反应条件.对双效催化剂进行Ce掺杂改性,考察不同的Ce质量分数对催化剂性能的影响.研究结果表明:在镍基双效催化剂的作用下,当温度为740℃、水碳比为15、催化剂质量为30 g时氢产率最高,为83.29%,而实际反应中氢产率为81.98%,二者相对误差较小且在允许范围内;Ce的掺杂改变了活性组分的分布情况,促进了焦油重整反应、水煤气变换反应的进行,其中掺杂6%Ce(6%为Ce的质量分数)的改性催化剂表现出了最好的催化活性,氢产率可达86.84%. 展开更多

关键词 焦油 氢气 双效催化剂 CO_(2)吸附 改性

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铁焦添加量和装料方式对高炉综合炉料熔滴性能的影响

7

作者 鲍继伟 储满生 +1 位作者 唐珏 张立峰 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期9-26,共18页

在“碳达峰”“碳中和”背景下,高炉炼铁是钢铁产业实现双碳目标的重要环节。复合铁焦是能够实现高炉低碳冶炼的新炉料,铁焦对综合炉料熔滴性能以及高炉应用铁焦低碳冶炼至关重要。系统研究了不同铁焦添加量和装料方式条件下,高炉综合... 在“碳达峰”“碳中和”背景下,高炉炼铁是钢铁产业实现双碳目标的重要环节。复合铁焦是能够实现高炉低碳冶炼的新炉料,铁焦对综合炉料熔滴性能以及高炉应用铁焦低碳冶炼至关重要。系统研究了不同铁焦添加量和装料方式条件下,高炉综合炉料熔滴性能的演变。此外,通过快速冷却试验对综合炉料不同冶炼阶段还原、软熔、渣铁滴落和料层结构演变行为进行了探讨和分析,揭示了铁焦对高炉综合炉料熔滴性能的影响机制。结果表明,含铁炉料中掺入铁焦对综合炉料熔滴性能的改善效果明显。高炉使用铁焦适宜的添加量为20%~30%,混合装料是铁焦适宜的装料方式。与未添加铁焦情况相比,此铁焦添加条件下的综合炉料软化温度区间由136℃增加至197℃,熔化温度区间由171℃降低至152℃,软熔带位置降低;渣铁滴落率由59.1%提高至78.7%;料层最大压差由39.5 kPa降低至3.6 kPa,S值(高炉综合炉料软熔过程的特征值)由3616.1 kPa·℃降低至276.6 kPa·℃。通过分析和讨论,添加铁焦能够提高综合炉料熔滴性能的机理,铁焦添加量的增加以及铁焦与含铁炉料采取混合装料方式,均能增加铁焦在含铁炉料中的弥散分布程度,加强铁焦与含铁炉料的紧密接触,从而加强铁焦对含铁炉料的还原促进作用、调整优化炉渣成分而降低炉渣黏度的作用、促进金属铁渗碳以及支撑和间隔炉料作用,进而显著改善综合炉料的软熔、滴落和透气性能。 展开更多

关键词 铁焦 添加量 装料方式 高炉 综合炉料 熔滴性能

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钢铁-化工联产系统构建及未来发展趋势 被引量：4

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作者 张琦 向婷 田硕硕 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期375-384,共10页

钢铁生产过程中伴随产生大量的副产煤气:焦炉煤气(COG)、高炉煤气(BFG)和转炉煤气(LDG),煤气中含有的一氧化碳、甲烷、氢气等气态碳资源和氢资源是化工生产的良好原材料,目前副产煤气普遍走燃料化的道路,但未来的利用趋势是走向资源化... 钢铁生产过程中伴随产生大量的副产煤气:焦炉煤气(COG)、高炉煤气(BFG)和转炉煤气(LDG),煤气中含有的一氧化碳、甲烷、氢气等气态碳资源和氢资源是化工生产的良好原材料,目前副产煤气普遍走燃料化的道路,但未来的利用趋势是走向资源化。通过有效地回收富余的焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气并用于化工产品的生产,可以实现钢铁和化工企业协同节能降耗、低碳减排以及绿色发展。概述了国内外钢铁-化工联产及煤气资源化利用的研究与应用现状,提出钢化联产系统构建及评价方法,并对钢化联产系统未来的发展趋势进行了分析,以期为决策者制定相关政策提供理论指导,推动钢铁-化工联产工作有序开展,助力中国实现碳达峰、碳中和目标。 展开更多

关键词 钢铁生产过程 煤气资源化 制氢 碳排放 多联产

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铁焦高温冶金性能评价方法的研究进展 被引量：6

9

作者 鲍继伟 储满生 +3 位作者 王宏涛 柳政根 韩冬 郭俊 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1064-1075,共12页

铁焦作为低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料,其高温冶金性能至关重要。铁焦的高温冶金性能直接关系到其在高炉内的实际应用以及高炉的冶炼效率。国内外相关学者对铁焦的高温冶金性能做了试验研究,并相继提出了评价铁焦高温冶金性能的... 铁焦作为低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料,其高温冶金性能至关重要。铁焦的高温冶金性能直接关系到其在高炉内的实际应用以及高炉的冶炼效率。国内外相关学者对铁焦的高温冶金性能做了试验研究,并相继提出了评价铁焦高温冶金性能的新方法。但是,目前还没有统一的合理的铁焦高温冶金性能评价方法。总结了当前铁焦高温冶金性能评价方法的研究现状及进展。同时,采用各种方法评价铁焦高温冶金性能,并与相同条件下焦炭的高温冶金性能进行对比。通过分析比较,并结合高炉冶炼的实际情况,提出了较为科学的评价铁焦高温冶金性能的新方法。新评价方法的提出,将为铁焦的生产制备和高炉应用提供理论参考。 展开更多

关键词 铁焦 碳铁复合炉料 高温冶金性能 评价方法 低碳高炉

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中国钢铁工业碳达峰及低碳转型路径 被引量：96

10

作者 张琦 沈佳林 许立松 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期152-163,共12页

2020年中国宣布将提高国家自主贡献力度,二氧化碳排放力争在2030年前达峰。钢铁工业作为典型的资源、能源密集型行业,是率先落实碳达峰的重要行业。分析了钢产量、生产结构、节能减排技术和碳税等因素对中国钢铁工业碳排放的影响程度。... 2020年中国宣布将提高国家自主贡献力度,二氧化碳排放力争在2030年前达峰。钢铁工业作为典型的资源、能源密集型行业,是率先落实碳达峰的重要行业。分析了钢产量、生产结构、节能减排技术和碳税等因素对中国钢铁工业碳排放的影响程度。研究表明,不同的钢产量达峰时间将对钢铁工业的碳达峰产生不同影响,技术和生产结构因素也将对中国钢铁工业产生重要影响。地方区域是落实国家碳达峰任务的责任主体,对京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原和两广地区4个具有不同钢铁生产特点的重点区域碳排放进行研究,并分析了区域达峰方案。加快调整产业结构、推广低碳技术、改变能源结构、推进产业间耦合和加强碳资产管理等方面制定钢铁工业低碳转型路径,对实现中国钢铁工业碳排放早日达峰和碳中和有重要意义。 展开更多

关键词 钢铁工业 钢产量 碳达峰 低碳转型 重点区域

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高炉使用铁焦的[火用]分析 被引量：4

11

作者 郭俊 储满生 +3 位作者 唐珏 李峰 柳政根 鲍继伟 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期30-38,共9页

中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著... 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用[火用]分析理论,建立高炉使用铁焦的[火用]平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的[火用]量,焦炭和鼓风带入[火用]会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总[火用]量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部[火用]损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的[火用]效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部[火用]损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。 展开更多

关键词 铁焦 高炉 节能降碳 [火用]平衡模型 [火用]效率

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中国重点区域钢铁产业能耗和CO2排放趋势分析 被引量：7

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作者 许立松 张琦 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第9期36-45,共10页

钢铁产业是区域工业发展的重点,也是区域协调发展的重要因素。采用自下而上的方法建立了重点区域钢铁产业能耗和CO_(2)排放模型,分析区域特征对钢铁产业节能减排的影响。模型以2015年为基准年,基于粗钢产量预测结果,设置了与节能减排技... 钢铁产业是区域工业发展的重点,也是区域协调发展的重要因素。采用自下而上的方法建立了重点区域钢铁产业能耗和CO_(2)排放模型,分析区域特征对钢铁产业节能减排的影响。模型以2015年为基准年,基于粗钢产量预测结果,设置了与节能减排技术普及和生产结构调整相关的4个情景,用于分析2015—2030年国内重点区域钢铁产业的能耗和CO_(2)排放。结果表明,降低钢产量是区域钢铁产业节能和CO_(2)减排的根本措施。随着重点区域的粗钢产量进入峰值区,技术普及因素的节能贡献力将持续减少,生产结构调整的节能减排贡献力则逐渐增强,成为重点区域钢铁产业节能减排的关键红利来源。同时还可得出,对重点区域钢铁产业发展影响最大的区域特征是市场需求,经济产业政策和环保要求对钢铁产业发展的影响程度逐渐增强。未来重点区域钢铁产业的发展仍以市场需求为导向,新增产能更倾向于布局在水资源丰富、交通便利的地区。 展开更多

关键词 重点区域 钢铁产业 节能 CO2减排 区域特征

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原料配比和工艺参数对钢渣复合铁焦冶金性能的影响 被引量：1

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作者 柳政根 张立峰 +2 位作者 储满生 曹来更 闫瑞军 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1345-1351,共7页

复合铁焦是一种新型的低碳高炉炼铁炉料。为拓展复合铁焦制备的原料来源以及丰富钢渣固废资源化利用的新途径,提出了一种以钢渣和煤粉为原料制备钢渣复合铁焦的新工艺。系统研究了钢渣配比、煤粉配比、炭化温度、炭化时间等工艺参数对... 复合铁焦是一种新型的低碳高炉炼铁炉料。为拓展复合铁焦制备的原料来源以及丰富钢渣固废资源化利用的新途径,提出了一种以钢渣和煤粉为原料制备钢渣复合铁焦的新工艺。系统研究了钢渣配比、煤粉配比、炭化温度、炭化时间等工艺参数对钢渣复合铁焦抗压强度的影响,获得了钢渣复合铁焦制备的工艺参数。在此基础上,研究了钢渣配比对钢渣复合铁焦反应性和反应后强度的影响,进一步优化钢渣复合铁焦的制备工艺参数。优化后的钢渣复合铁焦制备工艺参数为:钢渣配比15%、无烟煤配比10%、瘦煤配比30%、1/3焦煤配比45%,炭化温度900℃,炭化时间3 h;其抗压强度、反应性、反应后强度分别为4 606 N、60.64%、57.24%。 展开更多

关键词 钢渣 复合铁焦 炼铁炉料 冶金性能

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纯氧助燃预热铁包中废钢过程气流特性的数值模拟 被引量：3

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作者 吴冰阳 翟延东 +1 位作者 邵磊 魏国 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第8期17-22,共6页

低热值煤气铁包内燃烧预热废钢是提高转炉废钢入炉量的有效措施之一。基于标准k-ε湍流模型耦合涡-耗散燃烧模型,针对铁包内转炉煤气纯氧燃烧过程进行数值模拟研究,探讨气流分布特性及其对烘烤效果影响。结果表明,纯氧燃烧时高温气流速... 低热值煤气铁包内燃烧预热废钢是提高转炉废钢入炉量的有效措施之一。基于标准k-ε湍流模型耦合涡-耗散燃烧模型,针对铁包内转炉煤气纯氧燃烧过程进行数值模拟研究,探讨气流分布特性及其对烘烤效果影响。结果表明,纯氧燃烧时高温气流速度大,从料堆中心进入、边缘排出,换热距离大,可有效提高低热值煤气燃烧的热利用效率;燃烧过程中铁包盖-体间隙存在空气卷吸、烟气外溢现象。通过调整煤气流量或出口负压,可减少高温烟气外溢、调节烟气回收温度,实现废钢烘烤的最佳气流分布和效果。本预热装置出口负压为-50 Pa、煤气流量约为3 500 m^(3)/h时综合效果较佳。 展开更多

关键词 废钢预热 转炉煤气 纯氧助燃 铁包 气流特性 数值模拟

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50%CO_(2)+50%CO气氛下金属化炉料非等温反应动力学 被引量：3

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作者 闫瑞军 储满生 +1 位作者 柳政根 刘培军 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期33-40,共8页

高炉使用金属化炉料作为一种新型的低碳炼铁技术为高炉炼铁过程深度降碳提供了新的可能。由于金属化炉料的易再氧化性,装入高炉炉顶中的金属化炉料是否能被炉顶煤气中的CO_(2)再氧化成为一个需要关注的问题。对70%金属化率炉料在体积分... 高炉使用金属化炉料作为一种新型的低碳炼铁技术为高炉炼铁过程深度降碳提供了新的可能。由于金属化炉料的易再氧化性,装入高炉炉顶中的金属化炉料是否能被炉顶煤气中的CO_(2)再氧化成为一个需要关注的问题。对70%金属化率炉料在体积分数为50%CO_(2)+50%CO气体混合物中的非等温反应过程动力学进行了研究。采用KAS动力学分析方法计算了反应过程的表观活化能和反应机理,分析了反应过程的特征温度。结果表明,70%金属化率炉料在50%CO_(2)+50%CO混合气氛中的非等温反应过程表现为单步反应行为,反应的最佳机理模型为化学反应控制的A_(1)模型。金属化炉料低温下反应需要克服较大的反应能垒,主要反应阶段的表观活化能为114.22 kJ/mol,指前因子为2785/s。金属化炉料反应过程随加热速率增大存在滞后现象,加热速率从5 K/min增大到20 K/min时,反应开始温度从1045 K增加至1140 K,快速反应温度从1267 K增加到1470 K,而实际高炉炉顶温度远低于1045 K,因此金属化炉料在高炉顶部不会被煤气中的CO_(2)再氧化。 展开更多

关键词 高炉 金属化炉料 CO_(2) 表观活化能 反应机理

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不锈钢粉尘碳热还原渣高效粉化分离

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作者 刘培军 储满生 +2 位作者 柳政根 闫瑞军 唐珏 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期156-164,共9页

不锈钢粉尘是钢铁冶炼过程产生的典型二次固废,其含有大量的有价金属铁、铬和镍的氧化物,具有较高的回收利用价值。碳热还原法是一种高效冶炼金属矿物的火法工艺,使用碳热还原法处理不锈钢粉尘过程中,还原渣发生的粉化反应及冷却后的粉... 不锈钢粉尘是钢铁冶炼过程产生的典型二次固废,其含有大量的有价金属铁、铬和镍的氧化物,具有较高的回收利用价值。碳热还原法是一种高效冶炼金属矿物的火法工艺,使用碳热还原法处理不锈钢粉尘过程中,还原渣发生的粉化反应及冷却后的粉化效果会影响还原渣体系的理化性能,影响还原产物渣和金属的分离效果。通过高温试验研究了粉化控制过程工艺参数保温温度、保温时间和降温速率对还原渣粉化效果的影响。试验结果表明,不锈钢粉尘碳热还原-粉化控制后获得的还原渣自粉化率及自粉化渣的质量分数随着保温温度的升高呈现先增加后降低的趋势;还原渣自粉化率及自粉化渣的质量分数随着保温时间的增加呈现逐渐增长的趋势;还原渣自粉化率及自粉化渣的质量分数随着降温速率的降低呈现逐渐增长的趋势。在还原温度为1 450℃、升温速率为10℃/min、还原时间为20 min、碳氧比为0.8、控制保温温度为1 100℃、保温时间为15 min、降温速率为15℃/min的条件下,还原渣的自粉化率达到95.26%,自粉化渣的质量分数达到91.36%。在不锈钢粉尘碳热还原的过程中,还原渣中Ca2SiO4的生成反应极易进行,在不锈钢粉尘粉化控制过程中,温度低于1 100℃时,还原渣中基本没有Ca2SiO4生成,温度高于1 100℃时,Ca2SiO4的生成反应快速进行,促进了还原渣的自粉化率和自粉化渣的质量分数,在保证充足的还原条件下,有效提升还原产物渣和金属的分离效果,获得了高金属回收率和高品质合金颗粒。 展开更多

关键词 不锈钢粉尘 碳热还原 自粉化渣 固废回收利用 硅酸二钙

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不同条件下Al_(2)O_(3)质量分数对CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)渣系黏流行为的影响

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作者 梁子明 储满生 +1 位作者 柳政根 李淑宝 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期33-42,共10页

钢铁企业在高炉冶炼中使用廉价的硼铁矿和高铝矿是降本增效的重要措施之一,但其容易引起高炉渣中Al_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)质量分数的变化,会为高炉操作带来影响。因此,系统研究不同条件下Al_(2)O_(3)质量分数对含硼高铝渣的影响对高炉... 钢铁企业在高炉冶炼中使用廉价的硼铁矿和高铝矿是降本增效的重要措施之一,但其容易引起高炉渣中Al_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)质量分数的变化,会为高炉操作带来影响。因此,系统研究不同条件下Al_(2)O_(3)质量分数对含硼高铝渣的影响对高炉渣系的优化调控有重要的意义。基于旋转柱体法研究了不同条件下Al_(2)O_(3)质量分数对CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)渣系黏流行为的影响。研究表明,当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))变化时,Al_(2)O_(3)质量分数从12.28%增加到19.95%,黏度η1500℃从0.236 Pa·s升高到0.272 Pa·s,熔化性温度TBr从1258℃上升至1310℃,熔渣中硅铝酸盐网络结构逐渐聚集、聚合度升高,炉渣流动性变差;当Al_(2)O_(3)质量分数从12.28%增加到14.51%时,黏流活化能Eη从144.92 kJ/mol缓慢变化至152.68 kJ/mol,当Al_(2)O_(3)质量分数从14.51%增加到19.95%时,Eη从152.68 kJ/mol显著增加到176.70 kJ/mol,炉渣的热稳定性急剧变差。当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))为0.47并保持不变时,Al_(2)O_(3)质量分数从11.00%增至13.00%,炉渣η1500℃从0.243 Pa·s缓慢降至0.242 Pa·s,TBr从1243℃缓慢升至1251℃,当Al_(2)O_(3)质量分数从13.00%增至19.00%时,炉渣η1500℃从0.242 Pa·s显著升至0.264 Pa·s,TBr从1251℃显著升至1313℃,熔渣中硅铝酸盐网络结构聚集,炉渣的流动性恶化;Eη呈现整体升高趋势,变化范围为156.76~174.46 kJ/mol,炉渣的热稳定性变差。综上所述,当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))变化时,Al_(2)O_(3)质量分数为14.51%的炉渣具有较好的黏流行为;当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))保持0.47不变时,Al_(2)O_(3)的质量分数不高于13.00%的炉渣具有较好的黏流行为。本研究可为在高炉冶炼中使用硼铁矿提供理论指导。 展开更多

关键词 含硼高铝渣 黏流行为 Al_(2)O_(3)质量分数 炉渣结构 w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))

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高炉上部炉型对炉料运动影响的数值模拟 被引量：2

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作者 吕坤 翟延东 +1 位作者 魏国 储满生 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第8期11-16,共6页

高炉炉型对炉料在炉内运动规律有着决定性影响。以某企业高炉参数为原型,采用离散元方法对不同炉型条件下炉料运动进行了数值模拟,分析了炉料运动规律及其对矿焦比和孔隙率分布的影响。研究结果表明,在布料条件相同时,炉身角变小后,炉... 高炉炉型对炉料在炉内运动规律有着决定性影响。以某企业高炉参数为原型,采用离散元方法对不同炉型条件下炉料运动进行了数值模拟,分析了炉料运动规律及其对矿焦比和孔隙率分布的影响。研究结果表明,在布料条件相同时,炉身角变小后,炉容扩大,炉料运动速度减缓;炉料下降过程中,矿石会向下降最快位置聚集,炉身角减小后,矿石边缘分布趋势更加明显;炉料下降过程中矿石与焦炭混合,孔隙率不断减小。炉身角减小后,炉料下降过程中孔隙率减小幅度变缓。 展开更多

关键词 炉型 离散元模拟 炉料运动 孔隙率 矿焦比

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