一、各种非高炉炼铁方法的特点和技术经济比较（论文文献综述）
林安川,阴树标,朱羽,赵红全[1]（2021）在《钢铁工艺流程概述及发展方向初探（下篇）》文中认为综述了氢能（富氢燃料）开发利用的背景及在高炉、直接还原炼铁工艺中的应用情况等,为钢铁工业减少碳排放、降低能耗、实现绿色可持续发展、推进行业转型升级提供了新思路、新方向。
赵英杰,易群,王涛,韩建超,崔阳,刘倩,任忠凯,刘元铭,黄庆学[2]（2021）在《煤–焦–氢–铁产业链发展关键技术与战略思考》文中进行了进一步梳理煤炭、焦化、钢铁等能源资源消耗型产业,是经济社会发展的重要基础,但也伴生高能耗和环境污染问题;随着碳达峰、碳中和目标的提出,统筹考虑资源禀赋、环境容量、产业基础等因素,构建绿色低碳且安全高效的煤炭、焦化、氢能、钢铁产业新体系,是加快推进我国能源生产与消费革命的重要举措。本文旨在梳理煤基制氢技术的发展现状,结合我国能源资源禀赋,焦化、钢铁、氢能产业现实要素基础,提出煤–焦–氢–铁（气基直接还原铁）产业链发展的新思路。从经济性、能耗水平、碳排放等方面着手,对煤–焦–氢–铁产业链中的5种技术路径进行对比与评价,进而分析研判制氢技术耦合直接还原铁路径的发展潜力与战略选择;以山西省作为案例,具体阐述了煤–焦–氢–铁产业链技术的发展目标与产业布局。研究建议,树立清洁低碳发展理念,依托煤–焦–氢–铁产业链推进能源转型发展,制定煤–焦–氢–铁产业集群整体发展规划,协同推进相关产业链的政策、科技、人才、市场融合。
杨天钧,张建良,刘征建,李克江[3]（2021）在《低碳炼铁 势在必行》文中研究表明对近年来炼铁工业的进展与挑战、低碳炼铁技术的最新进展、高炉实现低碳炼铁的技术路径等问题进行了分析。认为,目前我国高炉炼铁工业必须坚持科学发展,坚持精料方针,积极发展和推广高炉低碳炼铁技术;与此同时,要重视氢冶金技术的基础研究,重视非高炉低碳炼铁（直接还原与熔融还原）技术的发展;只有鼓励科技创新,炼铁行业才能尽快适应我国经济发展与环境保护的新要求。
郭学益,陈远林,田庆华,王亲猛[4]（2021）在《氢冶金理论与方法研究进展》文中提出冶金行业是我国重要的经济支撑行业,也是主要的碳排放行业。氢冶金是当前冶金领域低碳发展的重要方向,已受到国内外广泛关注。本文对氢冶金技术在钢铁冶金、有色金属冶金以及二次资源利用领域的基础理论研究、工艺应用研究进展进行了系统综述。作为气体还原剂,在温度大于810℃的条件下,氢气还原能力强于一氧化碳,且氢气的还原反应速率比碳还原剂高1到2个数量级。基于氢冶金的直接还原炼铁技术已处于技术成熟、稳步发展阶段,其应用包括典型的Midrex、HYL-Ⅲ工艺、欧洲的ULCOS、瑞典的HYBRT、日本的COURSE50项目以及我国的中晋矿业等。氢冶金在有色金属冶金以及二次资源利用领域的发展处于基础研究阶段,有待进一步技术突破。氢气大规模、低成本制备以及氢冶金过程的热量平衡是发展氢冶金技术亟待解决的关键问题。
范天骄,徐永权,孔庆国[5]（2021）在《世界钢铁生产工艺技术及发展趋势》文中提出在全球气候行动和第四次工业革命这两个新兴大趋势共同作用下,钢铁行业将继续发展节能和循环利用技术以及新的环保型钢铁生产工艺,即我国常说的"高效、绿色、可循环的钢铁制造流程"。本文从生产工艺流程和传统工艺改进两方面介绍了国内外钢铁工业先进生产工艺技术,认为氢、核能等新能源的使用、低碳冶炼新工艺技术应用、化石燃料作为还原剂的替代应用以及智能化应用是未来世界钢铁工业的发展大趋势。
孙贯永[6]（2021）在《外热式气基直接还原炼铁工艺的基础与应用研究》文中研究说明在我国政府明确提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的背景下,实现炼铁工序CO2排放的绝对减排,以及高端特钢对优质纯净海绵铁原材料的需求,促使企业及研究院所加快开发适应我国国情的气基直接还原炼铁工艺。论文是与山西某企业合作开发新型外热式加热炉在低阶煤热解及碳与水蒸气反应生成CO+H2的成功中试经验的基础上,进一步延展合作开发新型外热式气基直接还原炼铁工艺,历时十年时间,全面进行了外热式气基直接还原工艺的基础理论及实验研究,并依据基础研究结果设计了年产3000吨、8万吨、30万吨规模的工艺和装备。外热式气基直接还原炼铁设置两个各自独立的内、外系统,之间由高导热的材料（火墙）隔离,其特点是还原所需的热能由外热系统以燃气燃烧后通过火墙向炉内传热的方式提供,还原气和球团在还原炉内被外热系统加热到所需的还原温度,而不是还原气在炉外被加热到还原温度后进入还原炉,具备球团和还原气常温入炉,还原铁低温出炉,还原气压强损失小,吨铁能源消耗低等特点。外热燃烧系统具有独立的蓄热室火道加热功能,可以实现炉内还原系统温度的精准控制,提高了还原气的利用率,有效避免了还原初期高温段球团的粘结和末期得到海绵铁后的低温析碳。外热式气基竖炉所构造的高温反应容器中,还原气与铁氧化物组成多元多相体系在炉内完成平衡反应,还原铁的生产效率与CO+H2为主的还原气的成分、还原温度、外加热能源的消耗有关,而CO+H2为主的还原气在900℃的气体利用率极限只有31.098%～37.181%,还原气体还原、升温、降温、换热等过程中将引起热焓的大幅度的波动,从而影响吨铁综合能耗。有必要结合外热式气基直接还原的特点,研究提高不同还原气的利用率和降低能源消耗的机理,这是本研究的主要目的。首先根据最小自由能原理的需要,以等压比热容和热力学方程,推导了体系中物质在不同温度区间的吉布斯自由能与温度的关系式,用于编制相应温度区间的最小自由能计算程序。设定初始还原气量、各组元的浓度组成、压强、温度等条件,得到相应的平衡态组成,延伸得到还原气体的利用率、平衡态浓度、还原气参与度、反应热焓、产气比等参数。根据构建的外热式气基直接还原炼铁的能耗模型,获得不同条件下吨铁气体的升温热焓、反应热焓、固体升温热焓、总热焓需求及体系热焓输入、可回收热焓及热焓回收率等参数。通过对各种不同组成的还原气的研究发现,当还原分别处于Fe2O3→Fe3O4、Fe3O4→Fe0.947O、Fe0.947O→Fe 阶段,即发生铁氧化物逐级还原的阶段,还原气体利用率及平衡态浓度、气体的还原参与度、还原气体中CH4的转化率、产气比等参数保持不变,利用这一特点,可以反推氧化铁中的Fe完全还原时的还原气的需求量、还原后气体的组成和各组元物质的量及反应热焓。对%CO+%H2=100还原气还原Fe2O3的多元多相热力学平衡体系进行了研究:1)分析了不同组成的还原气体的初始成分与其利用率等随着还原气组成不同的演变规律,发现对于%CO=%H2=50的还原气体,研究了还原产物不含Fe3C+C+CH4体系与包含Fe3C+C+CH4体系在Fe0.947O→Fe阶段的各种反应参数的区别,发现后者的反应热焓更低,因为该阶段为吸热反应,而CH4的生成是放热反应,两者叠加,反应吸热减少;当CO初始浓度大于50%,随着温度增加,CO+H2气体利用率呈降低趋势;当CO初始浓度小于50%,随着温度增加,CO+H2气体利用率呈增加趋势。CO初始浓度越大,CO+H2气体总的利用率越小。900℃时,压强对CO+H2气体利用率有着明显的影响;当温度1000℃以上时,压强对CO+H2气体利用率的影响可以忽略。2)理论模型计算了用CO+H2气体还原Fe2O3过程的理论能源消耗,发现当CO初始浓度小于10%,体系综合热焓（即热收入与热消耗的差）随着温度的升高而减小;当CO初始浓度为20%,体系综合热焓随着温度变化的幅度很小,但总的趋势是体系综合热焓随CO初始浓度的增大而减小;当CO初始浓度大于30%,体系综合热焓随着温度的升高而增大。当CO初始浓度在65%～71%时,体系综合反应热焓为零。在热焓输入项的构成占比中,从大到小依次是气体升温吸热、固体升温吸热、反应热焓。体系的压强对吨铁能源消耗的影响较小。不同组成的CO+H2还原气还原吨铁体系的热焓输入在108.062～122.051 kgce区间,热焓回收率在65%～95%区间变化。对于还原气成分组成多样化的特点,利用多元多相的最小自由能模型研究了%CO+%H2=90,%CH4+%N2=10初始还原气还原Fe2O3的反应特征和理论能源消耗的规律。研究发现:900℃条件下,还原气中每增加1 Nm3 CH4减少吨铁还原气需求量约6.100～7.337 Nm3,减少吨铁的化学反应热焓1.940～9.666 MJ,减少吨铁还原气升温热焓6.058～7.598 MJ,减少吨铁热焓能输入4.118～17.264 MJ。利用这一特点,理论研究了使用CH4+H2构成还原气所必须的条件,减少纯H2还原体系的吸热量,整体降低局部的加热需求的热量和工艺条件;或使用CH4+CO构成还原气,减小纯CO还原体系的放热量,降低局部过热可能性所对应的工艺条件。焦炉煤气是典型的富含H2和CH4的工业气体,对焦炉煤气还原Fe2O3的热力学平衡和能源消耗模型的研究发现:焦炉煤气在热力学上具有不重整直接用于还原炼铁的可行性,但需要对焦炉煤气量、氧化铁的量、还原温度及还原的动力学条件进行精确的控制,加入过多的焦炉煤气有析出C的可能,且增加了吨铁能源消耗。Fe2O3恰好完全被还原时的焦炉煤气的利用率随温度的升高而增加,在900℃时为81.900%,吨铁热焓需求为165.416 kgce,但这两项会由焦炉气体组成的变化而改变。进一步对%CO+%H2+%CH4=100还原气在900℃下还原Fe2O3的多元多相热力学平衡和能源消耗模型的研究发现:1)随初始CH4浓度的增大,反应焓变和总热焓需求量增大,气体升温热减小,反应焓变的能耗占比持续增加,气体升温热和固体升温热的能耗占比持续减小。2)在%CH4=50时,总热焓需求量为 275.412～276.433 kgce/tFe,与不含 CH4 的%CO+%H2=100还原气相比,总热焓需求量增加量为76.668～98.420 kgce/tFe,相当于%CH4/（%CO+%H2）=0 总热焓需求量的 38.379%～55.629%。在理论模型计算的基础上,对%CO=%H2=50还原气还原Fe3O4过程的析碳情况进行了实验验证,研究发现:在400℃～750℃范围内,%CO=%H2=50还原气出现最大析碳现象,而400℃之下反而没有明显碳黑析出。这与理论计算的%CO≥30时,CO+H2还原Fe2O3在750℃以下有大量的析C生成相吻合,但在400℃以下实验发现不会析碳且与热力学理论计算结果不同,尚需进一步研究。因此,在外热式还原炉的炉型温度节点控制时,如果还原气中CO含量大于30%,在400～750℃区间要控制还原气与海绵铁接触的时间要尽可能的短;对气基还原得到的海绵铁进行了熔分精炼合一的冶炼研究,用气基还原海绵铁熔分20 min后一步得到了纯度99.9%的纯铁,为未来气基海绵铁进行纯净化冶炼提供了依据。最后在以上各种可能组成的还原气还原氧化铁进行的多元多相最小自由能理论计算的基础上,设计了由外加热方式精确控制独立的内还原体系的气基直接还原炼铁竖炉,并从理论上对其进行了物料平衡、化学平衡、热平衡、压强损失等方面的应用研究,研究发现:1)外热式竖炉气基直接还原炼铁工艺中,在还原气组成和炉型结构确定的情况下,可以通过外加热的手段调控内部体系的温度,可以预先通过热平衡法和传热法精确计算一定产量下燃气需求量,通过反复校正,可使理论计算与实际需求相等,以此提高还原气利用率、降低吨铁能耗、降低炉顶气温度、降低压降损失。2)外热式气基直接还原竖炉还原铁工艺可以满足不同CO+H2浓度组合的还原气的应用,其中H2浓度越大,则吨铁能耗越高,炉顶气温度越低,气体压强损失越少。
顾静[7]（2021）在《低品位复合矿直接还原-熔分工艺实验及能耗研究》文中认为我国金属矿产资源中贫矿、共伴生的复合矿多,冶炼分离难度大,综合利用率不高,资源保障能力不足,矿产资源对外依存度很高。以焦炭为能源的高炉冶炼工艺技术成熟,能耗低,但只能以高品位的铁精矿为原料,无法处理低品位复合矿;低品位的复合矿只能通过高温的矿热电炉冶炼。但以电力为能源的一步法矿热电炉大量消耗高品位的二次能源,考虑到发电能源转换效率,处理低品位复合矿时综合能效低,经济性不高。为了降低冶炼综合能耗、高效利用低品位多金属复合矿产资源,本论文采用直接还原-熔分二步法工艺进行研究以实现不同矿相中铁氧化物的分级还原和其他有价元素的富集。在直接还原工序中,采用一次能源煤炭进行物料升温和铁氧化物还原过程;在熔分工序中以高品质的电力（二次能源）为能源,对以高晶格能稳定存在的Fe2+离子进行深度还原并进行铁水/有价元素的熔化分离,在最大限度提取铁金属的同时提升了其他有价元素的富集度,铁水后续可用于高品质的合金冶炼,富集的有价元素可采用现有成熟的有色金属冶炼工艺进行提取。本论文以精选海砂钒钛磁铁矿、含铁选铜尾矿、红土镍铁矿三种典型低品位复合矿为原料,首先进行复合矿物的还原反应特性基础实验,分别研究了碳氧摩尔比、还原温度和还原时间对复合矿中铁氧化物金属化率的影响。实验结果表明,海砂钒钛磁铁矿、含铁选铜尾矿和红土镍铁矿三种典型矿物合理的直接还原工艺参数如下:碳氧摩尔比分别为1.8、1.2和0.85左右;还原温度分别是在1300℃、1200℃和1250℃左右;还原时间分别是在30min、40min和20min左右;动力学研究表明,海砂钒钛磁铁矿和含铁选铜尾矿还原反应前期受化学反应控制,中期受化学反应和内扩散混合控制,后期受内扩散控制;红土镍铁矿还原反应前期受化学反应控制,中、后期受化学反应和内扩散的混合控制,为低品位复合矿的工业化利用提供了基础性设计依据。以工业化应用为目标,设计了以转底炉还原-矿热电炉熔分的节能型复合矿冶炼工艺:以冶炼难度最大的海砂钒钛磁铁矿为原料,在转底炉中通过碳热法完成物料加热升温的同时完成绝大部分还原反应,用一次能源煤炭替代了传统一步法矿热电炉中物料升温的巨大电耗;还原后的热态物料热送热装至矿热电炉熔池内,物料在高温液态熔池内会快速熔化并进行深度还原,这大大缩短了矿热电炉的还原时间,具有显着的节能效果。本文在转底炉直接还原-矿热熔分工艺中试生产线上进行了试验研究,并创新性的开发了往熔池液态渣层内喷煤补碳还原技术,实现了偏钛酸亚铁（FeTiO3）晶格中的低价Fe离子的深度还原。中试试验结果表明:以Fe元素含量为22.4%～24.5%,TiO2含量为55.3%～57.0%精选海砂钒钛磁铁矿为原料进行试生产可得到TiO2含量高达82.5%的高钛渣产品和含钒铁水,富集了TiO2的高钛渣产品后续采用现有成熟的工艺路线生产钛白粉,含钒铁水可进行高品质的合金冶炼或采用转炉炼钢提钒,实现了海砂矿钒钛磁铁矿的高值化利用。中试线生产的高钛渣单位产品能耗为1462.4（kW·h）/t,比现有一步法矿热电炉工艺生产高钛渣产品的单耗降低了 36.4%,具有明显的综合能效优势。
杨逸如[8]（2021）在《煤气化-闪速炼铁耦合工艺的数值模拟及优化》文中认为传统长流程炼铁工艺包含烧结、焦化、高炉炼铁等工序,会造成严重的环境问题,同时稀缺的冶金焦资源又会造成成本上涨、能量消耗等问题。经过多年发展,传统高炉炼铁技术在降低燃料消耗、提高能量利用方面有所进步,但是以焦炭为骨架的根本性结构并未发生改变。因此,无法从源头上消除炼铁环节中的高污染高能耗工序。近年来,闪速炼铁作为新兴的非高炉炼铁工艺而受到关注,该工艺利用高温还原性气体在气流床中直接还原小粒径矿粉颗粒,从而可以在极短时间内获得高质量的海绵铁。本文在闪速炼铁技术的实验室开发基础上,提出中试规模的工业化应用方案,即煤气化-闪速炼铁耦合流程。该方案利用成熟的煤气化工艺制备还原气,并在同一反应器中实现工艺耦合以减少反复转化,提高能量、物料的综合利用效率。本文对该流程中可能出现的关键问题进行讨论,并利用热平衡模型、CFD数值模型等对耦合工艺进行广泛的工艺探索。主要研究内容及相关结论如下:（1）首先开展闪速炼铁还原实验,利用高温还原气逆流接触小粒径矿粉,在颗粒下落过程中实现快速还原。结果表明,45-100μm粒径的赤铁矿颗粒在CO气氛下峰值温度1550℃的管式炉内飘落到底部,即可获得还原度60%左右的还原铁,而在H2气氛下峰值温度1450℃时就可获得还原度90%以上的还原颗粒。针对样品进行SEM微观形貌分析发现,实验温度较低时,颗粒呈现疏松多孔的状态,而当颗粒接近熔化温度时,渣、铁相出现明显分离,这是由于两相受表面张力影响而互相排斥。在CO气氛中,矿石颗粒的还原度相对较低,颗粒所含有的FeO量较大,因此致密铁核被渣相包裹。而在H2气氛下,颗粒还原度较高,所以流动性差,直到1550℃高温下才出现致密铁相,而渣相被排斥到还原铁表面。同步建立实验室条件下的小粒径高温还原动力学CFD数值模型,将文献中所获得的动力学参数用于预测矿石还原度,并和实验获得的数据进行对照,取得了良好的验证结果。（2）利用热平衡模型对中试规模下的闪速还原+粉煤气化耦合过程开展基础研究,并通过研究不同物料参数下的工况寻找优化条件。结果表明,随着氧煤比的降低和矿煤比的上升,平衡温度持续下降。在特定工况下,平衡温度会低于还原铁的最大产出温度,由此说明这些工况下的耦合过程是热量不足的,应当尽可能避免。随着矿煤比的升高,铁矿石还原度（R）主要呈现下降趋势,煤气利用率则有所上升。进一步通过气液两相平衡的方式构建熔池部分的热平衡模型,用于预测熔池部分的理想产物,根据指定的技术指标:液相温度（>1450℃）、金属收得率（>95%）和残碳量（<90kg/h）,可以最终划定可行的操作范围,将区间内的最低煤耗工况（mcoal=0.80 kg,moxygen/mcoal=0.85）定为最优化工况。（3）进一步建立中试规模的闪速炼铁-矿石还原数值模型,模拟结果显示,突扩管结构会形成稳定的湍流结构,主要包括射流区（Ⅰ）、回流区（Ⅱ）、平推流区（Ⅲ）三个区域。对颗粒路径的分析结果表明,流场结构中的回流区域对于颗粒的停留时间有显着影响。在基础工况中,煤气化-闪速炼铁耦合模型所预测的一次还原度高达95%,理论上证实了在单一反应器中同时实现闪速炼铁和煤气化生产的可行性。随着矿煤比的增加,高温区形状逐渐从“∧”型分布转变为“∨”型,靠近喷嘴位置出现低温中心。根据不同工况下的产物质量对比,最终给出了两种可行方案。第一种是低矿煤比（<0.4）下可以同时获得高质量海绵铁（R>99%）和高质量合成气（η>90%）,将海绵铁作为煤气化工艺的副产品;第二种是在较高矿煤比（=1.6）下获得合格的还原铁（R=75.57%）和较高热值的合成气（η=71.52%）。（4）在热平衡模型的基础上引入（?）分析方法,用于考察关键耦合工序和全流程工艺中的（?）值转移过程。利用分步式热平衡展开的煤气化-闪速炼铁耦合过程（?）流图显示,煤气的（?）经过闪速还原过程转移到还原铁而被有效储存。由于这一转移过程产生的损失,导致最终耦合工序的（?）效率为76.0%,略低于单纯煤气化的输出（?）效率77.5%。但是还原铁作为最终产物,其后续利用过程中的损耗较低,在考察全流程效率时,多联产系统的优势得以体现。最终得到的煤气化-闪速炼铁-循环发电的（?）效率（49.4%）领先于传统的煤气化-循环发电流程（44.0%）,其中以物理、化学（?）形式储存在还原铁中的（?）值占整体（?）输出的17%。更加复杂的煤气化-闪速炼铁-甲醇合成-发电联产系统的（?）效率更是高达56.3%,由此证明了煤气化-闪速炼铁耦合流程可以利用还原铁储存（?）来提升系统效率,从而达到降低能耗的目的。
谢金印[9]（2020）在《C-H2熔融还原炉侧吹物理模拟研究》文中研究说明钢铁工业是我国工业领域的重要组成部分之一,而炼铁是钢铁行业至关重要且不可或缺的环节。随着世界各国对资源节约与环境友好的理念日趋重视,传统高炉炼铁必不可少的炼焦与烧结环节给资源与环境带来巨大负面影响,其广受关注和诟病。在此背景下,非高炉炼铁,尤其是熔融还原炼铁概念应运而生。经历了百年的发展,熔融还原炼铁工艺中已经有COREX、FINEX、HIsmelt等工艺走上了工业化阶段。但目前现有的较为成熟的熔融还原工艺中,C依然是主要的还原剂,对于CO2减排的目的和效果并不十分理想。本文是以新一代铁浴式C-H2熔融还原工艺为蓝本开展研究,其中H2作为主要的还原剂,能有效的降低CO2的排放,工作契合资源综合利用与环境友好的长期发展理念。本文以200kg热模拟铁浴式碳氢熔融还原炉为基础,用有机玻璃制作几何尺寸比1:1的物理模型。基于相似原理,使两者的修正Froude准数相等,确保模型与原型的几何相似与动力学相似。物理模拟过程中,用水模拟铁水,用高真空油模拟渣液,压缩空气模拟氧气、氮气、氢气等喷吹气体。通过分别对单排侧枪单侧吹、双排侧枪单侧吹、单排侧枪顶底侧复吹、六支双排侧枪顶底侧复吹、二支双排侧枪顶底侧复吹、双排侧吹时不同物料（示踪剂）加入位置等工况下的物理模拟研究,探索出了各自工况下对熔池内不同混合效果的影响规律,并得出其最优化工艺参数,并进一步通过因次分析加以提炼成经验公式,为以后碳氢熔融还原炉相关工艺参数的设计与优化提供参考。主要研究成果如下:1.通过对单侧吹与顶底侧复吹工况下单排侧吹与双排侧吹的物理模拟研究,从综合混匀效率与混合均一性两个维度进行考察,分别得到了各自工况下的最佳工艺参数与显着性水平排序;单侧吹与顶底侧复吹工况下双排侧吹对熔池的综合混合效率均远好于单排侧吹,在混合均一性方面单侧吹工况时单排侧吹效果更佳,而顶底侧复吹时双排侧吹效果更好;正交试验中各因素显着性差异与影响因素总数密切相关,影响总因素越多,各因素对于总混匀结果的影响程度差异性越小。2.在铁浴式碳氢熔融还原炉双排侧吹时不同物料加入位置的物理模拟研究中,分别布置了4个不同的物料（示踪剂）加入位置。物理模拟结果表明,当示踪剂加入位置位于熔渣界面上方2cm处时熔池的混合效果远好于当示踪剂加入位置位于熔渣内部时,且此时混匀时间的离散程度最小;非对称侧吹下熔池的混合效果好于对称侧吹,当上排侧枪与下排侧枪相对角度为60°时整个熔池的混合效果最好;通过各工况下的物理模拟,获得了不同物料（示踪剂）加入位置时各因素影响下的最佳工艺参数。3.对于不同物料（示踪剂）加入位置双排侧吹时物理模拟的数据结果进行了进一步的因次分析。基于相似原理,通过多元线性回归,分别得出了上排侧枪与下排侧枪熔池混匀时间τ与熔渣物性、物料加入位置、侧吹相关参数的经验公式为:通过对计算值与实验值进行拟合,其呈现正相关性,体现出较好的拟合效果。
李林[10]（2020）在《HIsmelt炼铁工艺的基础研究》文中研究说明HIsmelt熔融还原炼铁工艺可全部使用粒度低于6mm粉矿、粉煤作为原料使得原料成本大幅降低;该工艺无需焦化、烧结、球团工艺,可大幅降低环境污染,符合当前我国钢铁行业日益严格的环保政策要求;基于其核心设备熔融还原炉内具有一定的氧化性,并可冶炼低品位高磷铁矿的特点,使得该工艺生产的铁水Si含量接近零,P含量极低,S含量偏高。该工艺是目前全球极具影响力和投资前景的非高炉炼铁工艺之一。针对HIsmelt工艺所表现出的特征,从铁矿碳还原的热力学理论分析出发,确定还原1吨铁,需要322kg的碳素（其中187kg用于做还原剂,135kg用于发热剂）和175Nm3的氧气。为了提高渣铁间磷分配比,热力学理论要求炉渣中氧离子活度a3/2O2、FeO活度（或CO2/CO分压比）越高越好,而要求渣中磷酸盐活度系数γPO43-越低越好。对于HIsmelt工艺的铁矿石预还原环节,利用未反应核模型分析确定了过程的限制性环节。通过XRF、XRD、TG-DSC等检测方法研究了褐铁矿物理化学性质、焙烧过程和性能、以及在氢气中还原的转变过程,确定了褐铁矿在不同条件下的反应机理。研究发现还原过程的限制环节是还原气在还原产物层的内扩散。实验室模拟了HIsmelt工艺SRV（Smelting Reduction Vessel）中高磷钛磁铁矿球团的熔融还原过程,研究了还原温度、碱度、C/O（碳氧比）、还原时间与还原率的关系,及铁液中C、P和S含量对还原过程的影响。实验发现反应前10分钟内,高温条件可以促进脱磷反应的进行。实验得到最佳脱磷、脱硫效果的条件是碱度R=1.3、C/O=1;C/O在1～1.4区间时,随碳氧比升高,铁液中硫含量降低。基于炉渣离子-分子共存理论（IMCT）,建立了 HIsmelt工艺的SRV中多元渣系渣-金间的磷、硅分配比的热力学模型,并用目前运行的HIsmelt工厂实际生产数据进行了验证发现,热力学模型计算所得的磷、硅分配比与实际生产数据非常吻合;通过热力学理论分析了炉渣组元对脱磷、脱硅的贡献率发现,炉渣组元的协同作用对磷、硅分配比有显着影响,形成3CaO·P2O5对脱磷的贡献率为 99.7%,而形成 2CaO·SiO2、CaO·SiO2、CaO·MgO·2SiO2、2CaO·Al2O3 ·SiO2、CaO·MgO·SiO2 对脱硅的贡献率分别为 22.81%、19.92%、18.24%、16.22%、12%。通过IMCT理论分析研究了目前在中国某企业运行的HIsmelt流程,同时使P、Si分配比到达最大值的炉渣所对应的最佳成分为29～30%Si02、12～13%A1203、40～42%CaO、6.5 或 9%MgO、5～6%FexO,通过热力学理论得到的磷、硅分配比模型计算了该渣系所对应的铁液中[%P]为0.024、[%Si]为0.011,与企业实际数据完全一致;由此模拟预测了利用高磷钛磁铁矿、褐铁矿P、Si的分配比和未来冶炼的最佳渣系构成,以及对应的最佳铁水中P、Si含量,对于高磷钛磁铁矿冶炼SRV中渣系的最佳成分为:33～35%Si02、8～9%Al2O3、40～42%CaO、9%MgO、6～7%FexO,对应铁液中的[%P]、[%Si]含量分别为0.034、0.0023;对于褐铁矿冶炼SRV中渣系的最佳成分为:33～35%Si02、10～13%Al2O3、40～42%CaO、9%MgO、6～7%FexO,与此对应的铁液中的[%P]、[%Si]含量分别为0.042、0.0028。对HIsmelt工艺主反应器熔融还原炉SRV进行数值模拟,研究SRV内部铁水和熔渣的活动状况,考察炉顶喷枪气流入射角度对SRV内部气-液及渣-金运动的影响,完成对HIsmelt工艺SRV冶炼过程流程的理论分析,为HIsmelt工业生产提供强有力的过程分析和风险管理保障。
二、各种非高炉炼铁方法的特点和技术经济比较（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、各种非高炉炼铁方法的特点和技术经济比较（论文提纲范文）
（1）钢铁工艺流程概述及发展方向初探（下篇）（论文提纲范文）
| 1 氢能开发利用的国内外背景 |
| 2 氢能利用、氢冶金的分类及特点 |
| 2.1 氢能（富氢燃料）在高炉流程的应用 |
| 2.2 氢能（富氢燃料）在直接还原流程的应用 |
| 2.3 关于纯氢冶金的讨论 |
| 2.4 氢的来源、制备 |
| 3 结语 |
（2）煤–焦–氢–铁产业链发展关键技术与战略思考（论文提纲范文）
| 一、前言 |
| 二、直接还原铁技术的发展现状 |
| （一）直接还原铁发展态势 |
| （二）我国直接还原铁产业的具体进展 |
| 三、煤–焦–氢–铁产业链发展技术路径对比分析 |
| （一）不同关键技术路径的特性分析 |
| 1. 煤直接气化制氢耦合还原铁 |
| 2. 焦炉煤气制氢耦合还原铁 |
| 3. 多能协同互补制氢耦合还原铁 |
| 4. 非常规天然气制氢耦合还原铁 |
| 5. 低阶煤改性结焦气化一体化富氢燃料气耦合还原铁 |
| （二）煤–焦–氢–铁产业链技术路径性能对比分析 |
| 四、煤–焦–氢–铁产业链发展技术路径案例分析 |
| （一）山西省能源资源禀赋与产业发展可行性 |
| （二）山西省产业技术路径选择 |
| （三）山西省产业发展目标与布局 |
| 1. 发展目标 |
| 2. 产业布局 |
| 五、我国煤–焦–氢–铁产业链发展建议 |
| （一）树立清洁低碳发展理念，以理念创新驱动能源革命 |
| （二）推进能源转型发展，将能源资源优势转化为发展优势 |
| （三）注重顶层设计，制定产业集群整体发展规划 |
| （四）完善政策、科技、人才要素，支撑产业高质量发展 |
（5）世界钢铁生产工艺技术及发展趋势（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 生产工艺流程发展 |
| 2.1 非高炉炼铁-电炉/转炉炼钢 |
| (1）焦炉煤气直接还原铁技术 |
| (2)ULCORED直接还原炼铁工艺 |
| (3)HIsmelt直接还原炼铁工艺 |
| (4)Corex熔融还原炼铁工艺 |
| (5)COURSE50高炉氢气冶炼技术及Hypercoal技术 |
| 2.2 电炉炼钢流程 |
| 3 传统工艺改进发展 |
| 3.1 新型炉料（铁焦）技术 |
| 3.2 高炉复合喷吹 |
| 3.3 氧气高炉冶炼技术 |
| 3.4 微波烧结技术 |
| 3.5 新能源冶金 |
| (1）氢能冶金 |
| (2）核能冶金 |
| (3）化石基还原剂替代冶金 |
| 3.6 智能化管理系统 |
| 4 结语 |
（6）外热式气基直接还原炼铁工艺的基础与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 国内外气基直接还原炼铁工艺的发展 |
| 2.1.1 竖炉工艺基本特点 |
| 2.1.2 Midrex工艺流程 |
| 2.1.3 HYL-Ⅲ/Energiron工艺 |
| 2.1.4 CSDRI工艺 |
| 2.1.5 煤制气-气基竖炉直接还原工艺 |
| 2.1.6 使用焦炉煤气生产还原铁工艺 |
| 2.1.7 外热式竖炉工艺 |
| 2.1.8 氢冶金研究进展 |
| 2.2 气体还原铁氧化物的研究现状 |
| 2.3 课题研究的目的和意义 |
| 3 研究内容和研究方法 |
| 3.1 外热式气基直接还原炼铁工艺的设想 |
| 3.2 多元多相平衡的研究 |
| 3.2.1 多元气体还原铁氧化的反应特点 |
| 3.2.2 热力学平衡的研究方法 |
| 3.2.3 最小自由能法 |
| 3.3 多元多相气基直接还原炼铁的热力学平衡模型 |
| 3.3.1 气基直接还原铁氧化物的最小自由能模型 |
| 3.3.2 吉布斯自由能函数的推导 |
| 3.3.3 初始反应条件的设置 |
| 3.3.4 多元多相平衡状态的解析 |
| 3.4 金属铁完全还原时平衡态组成和反应热焓的计算方法 |
| 3.5 还原过程能量消耗模型 |
| 3.6 小结 |
| 4 CO+H_2还原气对Fe_2O_3还原的热力学研究 |
| 4.1 还原气量对平衡状态的影响 |
| 4.1.1 还原气量对平衡态产物的影响 |
| 4.1.2 还原气量对气体利用率的影响 |
| 4.1.3 还原气量对气体平衡态浓度的影响 |
| 4.1.4 还原气量对气体平衡浓度的影响 |
| 4.1.5 还原气量对还原参与度的影响 |
| 4.1.6 还原气量对体系反应热焓的影响 |
| 4.1.7 体系设定对平衡态产物的影响 |
| 4.1.8 体系设定对平衡状态的影响 |
| 4.2 还原温度对平衡产物的影响 |
| 4.2.1 体系设定中不含Fe_3C+C+CH_4对平衡状态的影响 |
| 4.2.2 体系设定中包含Fe_3C+C+CH_4对平衡状态的影响 |
| 4.3 对平衡状态影响因素的分析 |
| 4.3.1 温度和压强对还原参与度的影响 |
| 4.3.2 温度和压强对平衡浓度的影响 |
| 4.3.3 温度和压强对平衡态浓度的影响 |
| 4.3.4 温度和压强对气体利用率的影响 |
| 4.4 气基还原过程能源消耗影响因素的分析 |
| 4.4.1 还原温度对能源消耗的影响 |
| 4.4.2 体系压强对能源消耗的影响 |
| 4.4.3 初始浓度对能源消耗的影响 |
| 4.4.4 还原温度900℃时的气基直接还原炼铁的能耗分析 |
| 4.4.5 热回收率的影响因素分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 含CH_4还原气对Fe_2O_3还原的热力学研究 |
| 5.1 还原气量对平衡状态的影响 |
| 5.1.1 还原气量对平衡态下产物的影响 |
| 5.1.2 还原气量对气体利用率的影响 |
| 5.1.3 还原气量对气体平衡态浓度的影响 |
| 5.1.4 还原气量对气体平衡浓度的影响 |
| 5.1.5 还原气量对还原参与度的影响 |
| 5.1.6 还原气量对体系反应热焓的影响 |
| 5.1.7 还原气量对CH_4转化率的影响 |
| 5.1.8 还原气量对产气比的影响 |
| 5.2 平衡态的影响因素分析 |
| 5.2.1 温度对平衡态的影响 |
| 5.2.2 压强对平衡态的影响 |
| 5.2.3 CO初始浓度对平衡态的影响 |
| 5.2.4 CH_4初始浓度对平衡态的影响 |
| 5.3 CH_4初始浓度对能源消耗的影响 |
| 5.3.1 CH_4初始浓度对还原气需求量的影响 |
| 5.3.2 CH_4初始浓度对体系反应热焓的影响 |
| 5.3.3 CH_4初始浓度对还原气升温显热的影响 |
| 5.3.4 CH_4初始浓度对体系热效应的影响 |
| 5.4 焦炉煤气还原Fe_2O_3的研究 |
| 5.4.1 焦炉煤气量对还原Fe_2O_3的影响 |
| 5.4.2 压强对焦炉煤气还原Fe_2O_3的影响 |
| 5.4.3 温度对焦炉煤气还原Fe_2O_3的影响 |
| 5.5 CO+H_2+CH_4还原Fe_2O_3的能源消耗研究 |
| 5.6 小结 |
| 6 多元多相气基直接还原平衡的实验验证 |
| 6.1 还原-熔分实验 |
| 6.1.1 实验原料 |
| 6.1.2 实验方法 |
| 6.1.3 实验结果与讨论 |
| 6.2 气基直接还原过程析碳现象实验 |
| 6.2.1 实验方法与过程 |
| 6.2.2 实验结果与讨论 |
| 6.3 小结 |
| 7 外热式气基直接还原炼铁工艺的应用研究 |
| 7.1 外热式还原竖炉的构成 |
| 7.2 外加热下气基还原体系的物料平衡的研究 |
| 7.2.1 碳酸钙球团在还原过程的分解研究 |
| 7.2.2 原料铁品位对还原铁的铁含量的影响 |
| 7.2.3 气体利用率对还原气量的影响 |
| 7.2.4 气体利用率对炉顶气成分的影响 |
| 7.3 外热式气基还原体系的热平衡的研究 |
| 7.3.1 炉顶段热平衡研究 |
| 7.3.2 还原段热平衡研究 |
| 7.3.3 炉下段热平衡研究 |
| 7.3.4 炉底段热平衡研究 |
| 7.3.5 还原体系所需的能量补充和燃气需求量的分析 |
| 7.4 外热式气基还原体系中还原气体压强变化的研究 |
| 7.4.1 外热式还原竖炉的温度分布和气体分布 |
| 7.4.2 气体压降模型的基本原理 |
| 7.4.3 气体压降模型的应用 |
| 7.4.4 气基还原炉体系内部压降分析 |
| 7.4.5 气体利用率对炉内压降的影响 |
| 7.5 外热式气基还原体系中各系统间传热的研究 |
| 7.5.1 火道燃烧室的供热研究 |
| 7.5.2 外加热火道燃烧室与炉壳间散热损失的研究 |
| 7.5.3 火道蓄热室的换热损失研究 |
| 7.5.4 火道导热壁的传热研究 |
| 7.5.5 气体与球团的换热研究 |
| 7.6 讨论 |
| 7.6.1 球团尺寸对气体压降的影响 |
| 7.6.2 还原气浓度组成对外热式竖炉工艺参数的影响 |
| 7.6.3 Fe产量对外热式竖炉工艺参数的影响 |
| 7.7 小结 |
| 8 结论和展望及创新点 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 8.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 附录A 以Lingo求解最小自由能问题的程序和结果 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）低品位复合矿直接还原-熔分工艺实验及能耗研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写和符号清单 |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 低品位多金属复合矿利用现状 |
| 2.1.1 低品位多金属复合矿 |
| 2.1.2 钒钛磁铁矿利用现状 |
| 2.1.3 含铁选铜尾矿和冶金尘泥等固体废弃物利用现状 |
| 2.1.4 红土镍铁矿利用现状 |
| 2.2 炼铁工艺进展 |
| 2.2.1 铁氧化物还原 |
| 2.2.2 高炉炼铁工艺与非高炉炼铁工艺 |
| 2.2.3 直接还原技术进展 |
| 2.3 复合矿冶炼原理 |
| 2.3.1 氧化还原热力学 |
| 2.3.2 氧化还原动力学 |
| 2.4 金属冶炼工艺能耗 |
| 2.5 研究意义和研究内容 |
| 2.5.1 研究意义 |
| 2.5.2 研究内容 |
| 3 复合矿直接还原研究方法 |
| 3.1 复合矿还原热力学研究 |
| 3.1.1 金属氧化物标准生成自由能与温度的关系 |
| 3.1.2 复合矿碳热还原热力学原理 |
| 3.2 复合矿还原动力学研究 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 动力学方程式的推导 |
| 3.3 复合矿直接还原基础实验研究方法 |
| 3.3.1 还原剂及实验设备 |
| 3.3.2 实验工艺流程 |
| 3.4 小结 |
| 4 海砂钒钛磁铁矿直接还原基础实验研究 |
| 4.1 海砂钒钛磁铁矿原料 |
| 4.2 碳氧比对金属化率的影响 |
| 4.3 还原温度对金属化率的影响 |
| 4.4 还原时间对金属化率的影响 |
| 4.5 反应限制性环节的确定 |
| 4.6 海砂钒钛磁铁矿的二步法全资源化利用工艺 |
| 4.7 小结 |
| 5 含铁选铜尾矿直接还原基础实验研究 |
| 5.1 含铁选铜尾矿原料 |
| 5.2 碳氧比对金属化率的影响 |
| 5.3 还原温度对金属化率的影响 |
| 5.4 还原时间对金属化率的影响 |
| 5.5 反应限制性环节的确定 |
| 5.6 含铁选铜尾矿二步法节能型提取与富集工艺 |
| 5.7 小结 |
| 6 红土镍铁矿直接还原基础实验研究 |
| 6.1 红土镍铁矿原料 |
| 6.2 碳氧比对金属化率和镍回收率的影响 |
| 6.3 还原温度对铁金属化率和镍回收率的影响 |
| 6.4 还原时间对铁金属化率和镍回收率的影响 |
| 6.5 熔分实验 |
| 6.6 反应限制性环节的确定 |
| 6.7 红土镍铁矿低电耗镍铁直接合金化工艺 |
| 6.8 小结 |
| 7 直接还原-熔分工艺中试及能耗研究 |
| 7.1 直接还原-熔分工艺中试工艺 |
| 7.1.1 直接还原装备类型的选择 |
| 7.1.2 矿热熔分炉及长寿炉衬技术 |
| 7.1.3 中试生产线工艺流程 |
| 7.2 转底炉直接还原中试生产试验 |
| 7.2.1 生产前的准备 |
| 7.2.2 配碳量对金属化率的影响 |
| 7.2.3 还原时间对金属化率的影响 |
| 7.2.4 还原温度对金属化率的影响 |
| 7.3 转底炉直接还原-矿热炉熔分联动试验 |
| 7.4 直接还原-溶分工艺能耗 |
| 7.4.1 中试生产实际能耗 |
| 7.4.2 单位钛渣产品能耗 |
| 7.5 小结 |
| 8 结论 |
| 本文创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）煤气化-闪速炼铁耦合工艺的数值模拟及优化（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 炼铁工艺的技术发展和趋势 |
| 2.1.1 高炉炼铁技术发展 |
| 2.1.2 非高炉技术发展 |
| 2.2 闪速炼铁技术发展与研究 |
| 2.2.1 气基直接还原机理 |
| 2.2.2 闪速炼铁的提出与国内外研究现状 |
| 2.2.3 闪速炼铁与煤气化耦合 |
| 2.3 炼铁过程的数值模拟发展 |
| 2.4 研究思路及主要研究内容 |
| 2.4.1 研究思路 |
| 2.4.2 主要研究内容及意义 |
| 3 实验室条件下的闪速炼铁研究基础 |
| 3.1 铁矿石气基直接还原过程热力学分析 |
| 3.2 铁矿石闪速还原实验 |
| 3.2.1 实验研究方法 |
| 3.2.2 实验原料及设备 |
| 3.2.3 实验步骤及方案设计 |
| 3.2.4 结果讨论 |
| 3.3 实验室下落管数值模型 |
| 3.3.1 气粒两相流的模型框架 |
| 3.3.2 闪速还原动力学 |
| 3.3.3 模型结果讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 煤气化-闪速炼铁耦合工艺的热平衡模型 |
| 4.1 还原塔气化还原过程的热平衡模型 |
| 4.1.1 热力学平衡模型构建 |
| 4.1.2 模拟工况方案 |
| 4.1.3 结果讨论 |
| 4.2 熔池粉煤补吹过程的热力学建模 |
| 4.2.1 热力学平衡模型构建 |
| 4.2.2 模拟工况方案 |
| 4.2.3 结果讨论和优化工况 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 煤气化-闪速炼铁数值模型的构建与验证 |
| 5.1 计算流体力学框架 |
| 5.1.1 欧拉-拉格朗日框架下的多相流模拟 |
| 5.1.2 流体流动的基本控制方程 |
| 5.1.3 颗粒追踪的基本控制方程 |
| 5.1.4 计算域及模型边界条件 |
| 5.1.5 均相/异相化学反应 |
| 5.2 粉煤气化过程的数值模拟 |
| 5.2.1 脱挥发分过程 |
| 5.2.2 粉煤气化反应 |
| 5.2.3 气相组分间的化学反应 |
| 5.2.4 煤气化过程的结果讨论 |
| 5.3 煤气化-闪速炼铁耦合过程的结果讨论 |
| 5.3.1 炉内分布特征 |
| 5.3.2 颗粒行为分析 |
| 5.3.3 产物预测与关键问题论证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于煤气化-闪速炼铁数值模型的物料参数优化 |
| 6.1 不同煤种的影响 |
| 6.2 不同氧/煤比对煤气化过程的作用 |
| 6.2.1 煤气温度和组分 |
| 6.2.2 炉内分布特征 |
| 6.2.3 颗粒特性 |
| 6.3 矿/煤比对耦合过程的作用 |
| 6.3.1 流场分布 |
| 6.3.2 温度和组分分布 |
| 6.3.3 颗粒停留时间 |
| 6.3.4 对产品质量的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 基于数值模拟的反应器结构设计和优化 |
| 7.1 双通道喷嘴下的炉型结构优化 |
| 7.1.1 矿粉投料位置的作用 |
| 7.1.2 炉身半径的影响 |
| 7.1.3 炉身长径比的影响 |
| 7.1.4 顶部曲面与优化炉型 |
| 7.2 旋流喷嘴反应器的基本特征和工况优化 |
| 7.2.1 旋流喷嘴下的煤气化特征 |
| 7.2.2 旋流角度对于工况的影响 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 煤气化-闪速炼铁耦合工艺的全流程设计与模拟计算 |
| 8.1 煤气化-闪速炼铁-发电联产工艺 |
| 8.1.1 燃气轮机发电 |
| 8.1.2 蒸汽轮机发电 |
| 8.2 煤气化-闪速炼铁-甲醇合成-发电多联产工艺 |
| 8.2.1 CO变换工序 |
| 8.2.2 甲醇合成工序 |
| 8.2.3 精馏工序 |
| 8.2.4 热量回收与蒸汽发电 |
| 8.3 基于GSP气化炉的燃气发电工艺 |
| 8.4 基于(?)分析概念的能量计算 |
| 8.4.1 热力学第二定律和(?)分析 |
| 8.4.2 耦合过程的效率计算 |
| 8.4.3 全流程工艺的(?)流计算 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 结论与展望 |
| 9.1 主要结论 |
| 9.2 论文创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）C-H2熔融还原炉侧吹物理模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 本论文创新点 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题背景及意义 |
| 1.2.1 课题背景 |
| 1.2.2 课题意义 |
| 1.3 新一代铁浴式碳氢熔融还原炉概念与模型 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 熔融还原过程工艺概述 |
| 2.1.1 熔融还原的产生背景及发展历程 |
| 2.1.2 国内外熔融还原研究现状与发展趋势 |
| 2.2 熔融还原及其他冶金反应器内流体流动的研究现状 |
| 2.2.1 单侧吹模拟现状 |
| 2.2.2 顶底侧复吹模拟现状 |
| 2.2.3 厚渣层物理模拟研究 |
| 2.2.4 混合均一性判别方法的应用 |
| 2.3 量纲分析的运用 |
| 2.3.1 量纲分析概述 |
| 2.3.2 量纲分析在其他领域的应用 |
| 2.3.3 量纲分析在冶金领域的应用 |
| 2.4 铁浴式碳氢熔融还原炉工艺研究现状 |
| 2.4.1 物理模拟研究 |
| 2.4.2 数值模拟研究 |
| 2.5 课题主要研究内容 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 铁浴式碳氢熔融还原炉侧吹物理模拟研究方法 |
| 3.1 实验原理 |
| 3.2 实验模型和装置 |
| 3.3 实验方法与实验步骤 |
| 3.3.1 实验方法 |
| 3.3.2 实验步骤 |
| 第四章 单排侧吹与双排侧吹物理模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 喷枪布置与混合均一性判别方法 |
| 4.2.1 喷枪布置 |
| 4.2.2 混合均一性判别方法 |
| 4.3 单侧吹物理模拟研究 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 单排侧枪单侧吹物理模拟研究结果与分析 |
| 4.3.3 双排侧枪单侧吹物理模拟研究结果与分析 |
| 4.3.4 单侧吹工况下单排侧枪与双排侧枪作用的比较研究 |
| 4.4 顶底侧复吹物理模拟研究 |
| 4.4.1 实验方案 |
| 4.4.2 单排侧枪顶底侧复吹物理模拟研究结果与分析 |
| 4.4.3 六支双排侧枪顶底侧复吹物理模拟研究结果与分析 |
| 4.4.4 二支双排侧枪顶底侧复吹物理模拟研究结果与分析 |
| 4.4.5 顶底侧复吹工况下单排侧枪与双排侧枪作用的比较研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 铁浴式碳氢熔融还原反应器不同物料加入位置的物理模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验模型与实验方案 |
| 5.2.1 实验模型 |
| 5.2.2 实验方案 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.3.1 示踪剂加入位置与混匀时间的关系 |
| 5.3.2 上下排侧枪相对角度与混匀时间的关系 |
| 5.3.3 侧枪水平角度和垂直角度与混匀时间的关系 |
| 5.3.4 侧枪插入深度与混匀时间的关系 |
| 5.3.5 侧枪喷吹流量与混匀时间的关系 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 双排侧吹铁浴式碳氢熔融还原炉的量纲分析研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 双排侧吹铁浴式碳氢熔融还原炉因次分析及相似准数的推导 |
| 6.3 双排侧吹铁浴式碳氢熔融还原炉无量纲数群分析 |
| 6.3.1 Ca、La_1与τ的关系 |
| 6.3.2 Ca、La_1、N_(jm)与τ的关系 |
| 6.3.3 Ca、La_1、N_(jm)、δ与τ的关系 |
| 6.3.4 Ca、La_1、N_(jm)、δ、H_i、h_s与τ的关系 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ 单排侧枪单侧吹物理模拟正交实验及分析表 |
| 附录Ⅱ 双排侧枪单侧吹物理模拟正交实验及分析表 |
| 附录Ⅲ 单排侧枪顶底侧复吹物理模拟正交实验及分析表 |
| 附录Ⅳ 六支双排侧枪顶底侧复吹物理模拟正交实验及分析表 |
| 附录Ⅴ 两支双排侧枪顶底侧复吹物理模拟正交实验及分析表 |
| 附录Ⅵ 不同物料(示踪剂)加入位置物理模拟正交实验表及混匀时间结果 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所作的项目 |
| 致谢 |
（10）HIsmelt炼铁工艺的基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 熔融还原工艺 |
| 2.1.1 熔融还原特点 |
| 2.1.2 熔融还原与高炉炼铁 |
| 2.1.3 Finex工艺 |
| 2.1.4 Corex工艺 |
| 2.1.5 HIsarna工艺 |
| 2.1.6 ITmk3工艺 |
| 2.2 HIsmelt工艺 |
| 2.2.1 HIsmelt工艺发展历程 |
| 2.2.2 HIsmelt工艺流程 |
| 2.2.3 HIsmelt核心设备与工艺原理 |
| 2.2.4 HIsmelt工艺主要特点 |
| 2.2.5 Hlsmelt工艺原燃料条件及铁水质量 |
| 2.2.6 Hlsmelt工艺矿粉预热系统 |
| 2.2.7 HIsmelt工艺与钢铁企业现有工艺结合 |
| 2.3 Hlsmelt示范工厂问题汇总 |
| 2.3.1 工艺问题 |
| 2.3.2 设备问题 |
| 2.4 课题主要研究内容 |
| 2.4.1 课题研究背景和意义 |
| 2.4.2 课题研究内容 |
| 3 HIsmelt工艺的热力学原理及流程讨论 |
| 3.1 碳还原铁氧化物的热力学原理 |
| 3.2 HIsmelt工艺冶炼高磷铁矿的原理 |
| 3.3 小结 |
| 4 褐铁矿结构、焙烧特性及HIsmelt工艺预还原动力学 |
| 4.1 褐铁矿原矿结构的实验研究 |
| 4.2 褐铁矿焙烧特性研究 |
| 4.2.1 褐铁矿的焙烧实验 |
| 4.2.2 褐铁矿的TG-DSC分析 |
| 4.3 褐铁矿HIsmelt工艺预还原动力学 |
| 4.3.1 实验方法 |
| 4.3.2 褐铁矿气基还原的速率分析 |
| 4.3.3 还原反应控速环节的讨论 |
| 4.4 小结 |
| 5 高磷钛磁铁矿的SRV熔融还原实验 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.1.1 实验原料和球团制备 |
| 5.1.2 实验方法及步骤 |
| 5.2 实验结果与分析 |
| 5.2.1 不同温度的熔融还原实验 |
| 5.2.2 不同碱度条件下实验结果 |
| 5.2.3 不同碳氧比条件下实验结果 |
| 5.3 小结 |
| 6 基于IMCT的HIsmelt工艺渣铁间磷分配比预报模型 |
| 6.1 炉渣脱磷的基本原理及磷分配比的研究进展 |
| 6.2 七元渣系结构单元质量作用浓度计算模型 |
| 6.2.1 IMCT下各组元作用浓度N_i的确定方法 |
| 6.2.2 七元渣系结构单元 |
| 6.2.3 七元渣系结构单元计算模型 |
| 6.3 基于IMCT的渣铁间磷分配比预报模型及应用 |
| 6.3.1 基于IMCT的渣铁间磷分配比预报模型 |
| 6.3.2 HIsmelt流程实测数据与理论计算的验证 |
| 6.4 炉渣组元与磷分配比的关系 |
| 6.4.1 炉渣组元的质量作用浓度与lg L_(P,measured)或lg L_(P,calculated)关系 |
| 6.4.2 SRV炉渣组元质量分数与lg L_(P,measured)或lg L_(P,calcutated)关系 |
| 6.4.3 SRV炉渣碱度与lg L_(P,measured)或lg L_(P,calculated)关系 |
| 6.4.4 磷分配比的其他经验公式 |
| 6.5 小结 |
| 7 基于IMCT的HIsmelt工艺SRV渣铁间硅分配比预报模型 |
| 7.1 基于IMCT的SRV渣铁间硅分配比预报模型 |
| 7.2 HIsmelt工艺SRV实测数据与理论计算的验证 |
| 7.3 SRV炉渣组元与硅分配比的关系 |
| 7.3.1 SRV炉渣组元质量作用浓度与lg L_(Si,measured)或lg L_(Si,calculated)关系 |
| 7.3.2 SRV炉渣组元质量分数与lg L_(Si,measured)或lg L_(Si,calculated)关系 |
| 7.3.3 SRV炉渣碱度与lg L_(Si,measured)或lg L_(Si,calculated)关系 |
| 7.3.4 碱性氧化物和两性氧化物对脱硅能力的影响 |
| 7.4 小结 |
| 8 基于IMCT的工厂生产实践、高磷钛磁铁矿、褐铁矿的最佳渣系研究 |
| 8.1 基于IMCT下的HIsmelt工厂生产实践的最佳渣系 |
| 8.2 高磷钛磁铁矿熔渣质量作用浓度的变化理论分析 |
| 8.2.1 温度对熔渣各组分活度的影响 |
| 8.2.2 碱度对熔渣各组分活度的影响 |
| 8.2.3 熔渣中各组元成分对活度的影响 |
| 8.3 高磷钛磁铁矿渣铁间P、Si分配比的影响关系 |
| 8.3.1 温度对渣铁间P、Si分配比的影响 |
| 8.3.2 炉渣碱度对P、Si分配比的影响 |
| 8.3.3 炉渣组元成分对P、Si分配比的影响 |
| 8.3.4 IMCT下的高磷钛磁铁矿冶炼最佳渣系 |
| 8.4 褐铁矿熔渣质量作用浓度的变化理论分析 |
| 8.5 褐铁矿渣铁间P、Si分配比的影响关系 |
| 8.5.1 温度对渣铁间P、Si分配比的影响 |
| 8.5.2 炉渣碱度对P、Si分配比的影响 |
| 8.5.3 炉渣组元成分对P、Si分配比的影响 |
| 8.5.4 IMCT下的褐铁矿冶炼最佳渣系 |
| 8.6 小结 |
| 9 HIsmelt工艺SRV的Fluent数值模拟 |
| 9.1 SRV数学模型的建立 |
| 9.1.1 模拟对象与假设设定 |
| 9.1.2 初值条件设定 |
| 9.1.3 控制方程 |
| 9.1.4 边界条件 |
| 9.1.5 计算方法 |
| 9.2 SRV中二维流场模拟 |
| 9.3 SRV内三维流场模拟 |
| 9.4 SRV内温度场与燃烧反应的耦合 |
| 9.5 小结 |
| 10 HIsmelt工艺设计优化 |
| 10.1 HIsmelt示范工厂主要问题 |
| 10.2 HIsmelt工艺设计优化 |
| 10.2.1 矿粉预热系统创新 |
| 10.2.2 炉缸耐材结构优化 |
| 10.2.3 固体物料喷枪改造 |
| 10.2.4 出渣与出铁系统完善 |
| 10.2.5 高温低热值煤气资源利用 |
| 10.3 HIsmelt国内工厂生产实践 |
| 10.4 小结 |
| 11 结论与创新 |
| 11.1 结论 |
| 11.2 创新 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、各种非高炉炼铁方法的特点和技术经济比较（论文参考文献）
- [1]钢铁工艺流程概述及发展方向初探（下篇）[J]. 林安川,阴树标,朱羽,赵红全. 云南冶金, 2021(05)
- [2]煤–焦–氢–铁产业链发展关键技术与战略思考[J]. 赵英杰,易群,王涛,韩建超,崔阳,刘倩,任忠凯,刘元铭,黄庆学. 中国工程科学, 2021(05)
- [3]低碳炼铁 势在必行[J]. 杨天钧,张建良,刘征建,李克江. 炼铁, 2021(04)
- [4]氢冶金理论与方法研究进展[J]. 郭学益,陈远林,田庆华,王亲猛. 中国有色金属学报, 2021(07)
- [5]世界钢铁生产工艺技术及发展趋势[A]. 范天骄,徐永权,孔庆国. 第十一届全国能源与热工学术年会论文集, 2021
- [6]外热式气基直接还原炼铁工艺的基础与应用研究[D]. 孙贯永. 北京科技大学, 2021(08)
- [7]低品位复合矿直接还原-熔分工艺实验及能耗研究[D]. 顾静. 北京科技大学, 2021(08)
- [8]煤气化-闪速炼铁耦合工艺的数值模拟及优化[D]. 杨逸如. 北京科技大学, 2021(02)
- [9]C-H2熔融还原炉侧吹物理模拟研究[D]. 谢金印. 上海大学, 2020
- [10]HIsmelt炼铁工艺的基础研究[D]. 李林. 北京科技大学, 2020(06)