高Al2O3高炉渣系组元活度的研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51774071
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0411.钢铁冶金
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:姜鑫; 高强健; 刘春城; 温秋林; 韩洋; 姚洁; 陈佳佳;
- 关键词:
项目摘要
In recent years, Al2O3 content in the blast furnace slag increases significantly, which causes the desulphurization capacity decreasing, with the increase of Al2O3 content in iron ore. Sulfur (S) element is mainly removed by interfacial chemical reaction in blast furnace smelting. The activities of components involved in the desulphurization reaction are important factors affecting the efficiency of desulfurization. The activities of slag components have been one of the core problems in metallurgical thermodynamics. So, it is significance to discuss the effects of activities on desulfurization. In this study, it focus on four of key science problems: 1) analyzing reaction mechanism among components at elevated temperatures and understanding mineral structure of CaO-SiO2-MgO-15%~20%Al2O3 slag; 2) establishing an activity prediction model based on a revised molecular-ion coexistence theory and phase diagram analysis; 3) measuring activities, designing the experiment for measuring activities, and revising the proposed prediction model by using revising index according to the experimental result; 4) discussing desulfurization mechanism based on thermodynamics, prediction model, and experimental analyses. This study is conducted by combining the knowledge of physical-chemistry, transport phenomena, metallurgical reaction engineering, metallurgy, mineragraphy, and material science with modern related analyses methods and detection technologies in order to establish an accurate prediction model of activity, resolve desulfurization mechanism, optimize the design of blast furnace slag, and build solid science foundation for reasonable iron-making process with blast furnace.
随着高Al2O3铁矿石使用量的增加,高炉炉渣的Al2O3含量大幅度攀升,使得炉渣的脱硫能力下降。高炉冶炼过程中,炉料中的硫(S)元素主要是通过界面化学反应脱除的,参与脱硫反应的各组元的活度直接影响脱硫效果,因此探讨各组元活度对炉渣脱硫能力的影响具有重要的学术研究意义和实际应用价值。本项目拟基于修正的分子离子共存理论,围绕高Al2O3(15~20%)高炉渣系(CaO-SiO2-MgO-Al2O3四元系)的炉渣矿物组成、活度预测模型、组元活度测定与预测模型的修正、脱硫理论与实践等关键科学问题开展研究,立足于解析各组元相互协同作用机制,运用火法冶金研究方法,理论分析结合现代检测分析方法,探讨炉渣各组元之间相互协同作用的影响,解析脱硫本质,建立具有普适性的高精度活度预测模型、完善高炉炉渣活度数据库、优化高炉渣系,为制定科学合理的高炉炼铁工艺奠定扎实的科学基础。
结项摘要
近年来随着高炉原料中进口高Al2O3矿石用量的增加,导致炉渣中Al2O3含量相应增加,炉渣冶金性能(如:脱硫能力,炉渣流动性)下降,造成高炉生产不稳定。目前针对高MgO、Al2O3炉渣脱硫能力的研究,缺乏系统合理的考量,故有必要从理论上深入探讨MgO、Al2O3对炉渣脱硫能力的影响。高炉冶炼过程脱硫主要是通过渣—金界面化学反应进行,参与脱硫反应的各组元的活度是影响脱硫过程的重要因素,但从组元活度角度探讨MgO、Al2O3对炉渣脱硫能力影响的研究鲜有报道。基于此背景,本研究针对高Al2O3高炉渣系,建立了基于分子–离子共存理论的组元活度预测模型和脱硫能力预测模型,确定组元活度和脱硫能力,深入探讨炉渣微观结构与组元活度、脱硫能力之间的内在机制,解析脱硫本质,相关研究结果不仅填补了相关学术研究空白,具有重要的学术研究意义,而且具有重要的实践指导意义,有助于优化高炉渣系、改善冶金性能、带来丰厚的经济和社会效益。其重要成果如下:.(1)建立了基于分子–离子共存理论的组元活度预测模型,比对理论模型数据与试验结果,引入了修正因子修正预测模型,有效地提高了预测模型的精度与适用范围。.(2)确定了不同温度(1723–1823K)、不同成分条件下高Al2O3高炉渣系组元活度,解析了炉渣微观结构和组元活度之间的内在机制、各个组元之间的协同作用机制,填补了相关领域的学术空白,完善了高炉炉渣活度热力学数据库。.(3)建立了基于分子–离子共存理论的脱硫能力预测模型,比对理论模型数据与试验结果,引入了修正因子修正预测模型,有效地提高了预测模型的精度与适用范围。.(4)确定了不同温度(1723–1823K)、不同成分条件下高Al2O3高炉渣系脱硫能力,解析了炉渣微观结构和脱硫能力之间的内在机制,填补了相关领域的学术空白,完善了高炉炉渣脱硫能力热力学数据库。.(5)建立起组元活度与炉渣脱硫效果的关系,解析脱硫本质,具有重要的学术研究价值,为优化渣系、制定科学合理的高炉炼铁工艺奠定扎实的科学基础。
项目成果
期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(1)
专利数量(17)
Activity of MgO in CaO-SiO2-MgO-Al2O3 melts for blast furnace slag at 1873K
1873K高炉渣CaO-SiO2-MgO-Al2O3熔体中MgO的活性
- DOI:10.2355/isijinternational.isijint-2021-224
- 发表时间:2021
- 期刊:ISIJ International
- 影响因子:1.8
- 作者:Yongchun Guo;Fengman Shen;Haiyan Zheng;Shuo Wang;Xin Jiang;Qiangjian Gao
- 通讯作者:Qiangjian Gao
CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3渣系渣铁间硫分配比热力学模型
- DOI:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200396
- 发表时间:2021
- 期刊:钢铁
- 影响因子:--
- 作者:郑海燕;王硕;郭永春;姜鑫;高强健;沈峰满
- 通讯作者:沈峰满
Influence of SiO2 on the Compressive Strength and Reduction-Melting of Pellets
SiO2对球团抗压强度和还原熔融的影响
- DOI:10.3390/met9080852
- 发表时间:2019
- 期刊:Metals
- 影响因子:2.9
- 作者:Guo He;Jiang Xin;Shen Fengman;Zheng Haiyan;Gao Qiangjian;Zhang Xin
- 通讯作者:Zhang Xin
Transformation of Vanadium-Bearing Titanomagnetite Concentrate in Additive-Free Roasting and Alkaline-Pressure Leaching for Extracting Vanadium (V)
无添加剂焙烧碱压浸出含钒钛磁铁矿精矿转化提钒(V)
- DOI:10.3390/min9030197
- 发表时间:2019
- 期刊:Minerals
- 影响因子:2.5
- 作者:Zheng Haiyan;Zhang Weiling;Guo Yongchun;Gao Qiangjian;Shen Fengman
- 通讯作者:Shen Fengman
Determination of Al2O3 Activity by Reference Slag Method in CaO-SiO2-Al2O3-MgO Melts for Blast Furnace Slag with High Al2O3 at 1873 K
1873 K 高 Al2O3 高炉渣 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 熔体中 Al2O3 活度的测定
- DOI:10.1002/srin.201900285
- 发表时间:2020
- 期刊:Steel Research International
- 影响因子:2.2
- 作者:Hu Xinguang;Zheng Haiyan;Guo Yongchun;Jiang Xin;Gao Qiangjian;Shen Fengman
- 通讯作者:Shen Fengman
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其他文献
CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系渣铁间硫分配比热力学模型
- DOI:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20200396
- 发表时间:2021
- 期刊:钢铁
- 影响因子:--
- 作者:郑海燕;王硕;郭永春;姜鑫;高强健;沈峰满
- 通讯作者:沈峰满
钒钛磁铁矿直接还原试验研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:东北大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:孙瑜;董越;郑海燕;沈峰满
- 通讯作者:沈峰满
富氢还原对烧结矿还原性及还原粉化的影响
- DOI:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.2014.01.006
- 发表时间:2014
- 期刊:中国冶金
- 影响因子:--
- 作者:沈峰满;姜鑫;魏国;郑海燕;穆林
- 通讯作者:穆林
冷原子系综中光存储效率与耦合光强的关系研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:量子光学报
- 影响因子:--
- 作者:李淑静;赵兴波;张玲;徐忠孝;王海;郑海燕;刘海龙;武跃龙
- 通讯作者:武跃龙
Fundamental study on extracting vanadium from vanadium-bearing titanomagnetite
含钒钛磁铁矿提钒基础研究
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- 期刊:Advanced Materials Research
- 影响因子:--
- 作者:孙瑜;沈峰满;董建宏;郑海燕
- 通讯作者:郑海燕
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