CN114410959A - 一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法 - Google Patents

一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114410959A
CN114410959A CN202210173451.XA CN202210173451A CN114410959A CN 114410959 A CN114410959 A CN 114410959A CN 202210173451 A CN202210173451 A CN 202210173451A CN 114410959 A CN114410959 A CN 114410959A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fraction
formula
pellets
size
distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210173451.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114410959B (zh
Inventor
范晓慧
黄晓贤
戴芳蕾
陈许玲
罗文平
甘敏
赵改革
汤乐云
季志云
孙增青
袁礼顺
彭梓塘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Hunan Valin Xiangtan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202210173451.XA priority Critical patent/CN114410959B/zh
Publication of CN114410959A publication Critical patent/CN114410959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114410959B publication Critical patent/CN114410959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2406—Binding; Briquetting ; Granulating pelletizing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，依据配矿结构和制粒水分对各组分分配系数的影响，计算给定配矿结构时各粒级制粒小球的性质特征，并按原料组分的粒级分为最大粒级、黏附层粒级及中间粒级三种情况解析制粒后原料组分在不同制粒小球中的分布情况，结合配矿结构中焦粉在原料的分布计算各粒级制粒小球中焦粉占比和给定配矿结构时各粒级制粒小球的质量分数，计算得到制粒小球的燃料分布。该方法依据机理模型建立了一种新的燃料分布计算方法，为烧结燃料高效利用提供依据，具有重要的应用价值。

Description

一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法
技术领域
本发明涉及一种燃料分布的计算方法，具体涉及一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，属于钢铁冶金领域。
背景技术
我国作为钢铁生产和消耗的大国，化石燃料的高效利用是钢铁工业实现“碳达峰”的重要途径之一。而烧结作为钢铁行业的第一道高温工序，其在整个钢铁生产的能耗排名第二，约占总能耗的10％，其中约70-80％来源于固体燃料消耗。因此，为了实现烧结过程节能降耗，企业实施了一系列包括源头减排、过程控制和末端治理等技术，其中精细化使用燃料是实现烧结源头减排的重要发展方向，这对实现钢铁企业实现绿色低碳发展具有重要意义。
在给定烧结布料技术时，固体燃料在烧结料层分布决定了料层的热量分布，影响了烧结产质量，固体燃料的分布与燃料物化性质及制粒工序密切相关。在一定制粒条件下，制粒过程决定了燃料在制粒小球的分布，为了更准确的了解燃料在烧结过程中的作用，进而加强燃料的精细化利用，对于给定配矿结构时各粒级制粒小球的性质特征需要有全面的掌握，才能够解析燃料组分在制粒小球的分布。现有技术当中关于燃料分布的研究大多依靠多次实验反复逼近的做法，这种方法对于人力物力的消耗很大，且实验周期长，可适配性差，一旦有矿物替换或配矿比例发生变化就需要重新试凑，因此，通过开发一种计算方法精确计算制粒小球中的燃料分布，能够很好的拟合实验结果，并代替繁琐的实验过程，对实际生产有重要的指导性作用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，该算法可以很好地预测给定原料条件和制粒水分下燃料在小球中的分布，与实际情况拟合度较高，对燃料配比和粒度控制、优化烧结料层热量分布起到指导性作用。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，包括以下步骤：
(1)在配矿结构和制粒水分已知的条件下，计算制粒小球的黏附层性质，并根据黏附层性质与原料组分分配系数的多项式关系，计算分配系数；
(2)根据分配系数解析已知配矿结构时各粒级制粒小球的包括粘附比、黏附层厚度、最大小球粒度及质量分数在内的性质特征；
(3)根据各粒级制粒小球的性质特征，计算混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比；
(4)根据上述步骤(1)、(2)和(3)的计算结果，计算燃料在各粒级制粒小球中的分布，即得。
本发明以制粒小球的黏附层性质为基础，细化混合料中的粒级分布，并根据适合的核粒子分配系数，按照制粒小球成型的实际过程设计相应的计算过程，得到小球生长过程中其各项理化特性，再拟合燃料的添加，并计算得到燃料在制粒小球中的分布，该方法只需要了解最开始的配矿结构及特征参数，对于配矿种类以及矿物的含量没有要求，可适配于各种矿物类型的计算，且在计算过程中设计了相应的反馈机制，保证了计算的稳定性，提高了计算结果的容错率。
作为一项优选的方案，所述黏附层性质的计算步骤为：
①计算可用于制粒的水分含量，可用于制粒的水分质量与混合料干基体积比记为Wg，单位为kg/m3，计算过程为式1；
②根据配料结构中-0.5mm粒级的细颗粒，计算黏附层颗粒的平均粒径记为dl，单位为mm及黏附层的总体积分数记为Vp，无量纲；设混合料中制粒小球的黏附层的孔隙率为0.315，记为ε，无量纲；计算黏附层颗粒的饱和度记为Sl，无量纲；计算过程为式2；
式1：
Figure BDA0003519482630000021
式2：
Figure BDA0003519482630000031
式1和式2中：制粒总水量与混合料干基体积的比设为WT，单位为kg/m3；烧结原料组分为m，原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δk，无量纲；最大分子水记为Mak，无量纲；堆密度记为ρk，单位为kg/m3；第i个粒级的质量分数为记为ωik，单位为％。
作为一项优选的方案，步骤(1)中分配系数α(x)计算过程为：
所述分配系数计算过程为式3：
式3：
Figure BDA0003519482630000032
式3中：分配系数为α(x)＝0.5时的颗粒粒径记为x0.5，单位为mm；建立x0.5与Sl和dl的关系，根据x0.5计算结果采用对数正态分布的概率密度函数描述分配系数。正态分布的两端尾峰过短，且正态分布可以为负，不能很好的反应出制粒小球中核粒子的概率分布，因此，采用对数正态分布来描述其分布情况。
作为一项优选的方案，所述粘附比为黏附层颗粒含量与核颗粒含量的比值，记为Ri，计算过程式4。
作为一项优选的方案，所述黏附层厚度的计算过程为式5。
作为一项优选的方案，所述最大小球粒度的计算过程为式6；所述质量分数的计算过程为式7。
式4：
Figure BDA0003519482630000033
式5：
Figure BDA0003519482630000041
式6：xgi＝dl+2Δi；
式7：
Figure BDA0003519482630000042
式4～式7中：原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δk，无量纲；第i个粒级原料的质量分数为记为ωik，单位为％；第i个粒级的分配系数记为αi，无量纲；第i个粒级制粒小球的粘附比记为Ri，无量纲；第i个粒级制粒小球的粘附层的厚度记为2Δi，单位为mm；第i个粒级的粒度上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为xgi，单位为mm；第i个粒级小球的质量分数记为wgi，单位为％。
作为一项优选的方案，混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δij，无量纲，δij为i粒级原料组分经制粒后在第j粒级小球的占比，j粒级取值区间与i粒级取值区间相同；
混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比分为三种情况：按原料组分的粒级分为最大粒级+8mm、黏附层粒级-0.5mm及中间粒级0.5mm～8mm；
①当原料组分的粒级为最大粒级时，则该粒级颗粒出现在最大粒级小球的比例为100％；
②当原料组分的粒级为黏附层粒级时，计算方式为式8；
③当原料组分的粒级在中间粒级时，计算方式为式9；
式8：
Figure BDA0003519482630000043
式9：
Figure BDA0003519482630000044
式8和式9中：总粒级数记为n；第i粒级的下限记为d，单位为mm；第i粒级的上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为xgi，单位为mm；第i个粒级的质量分数记为wgi，单位为％；该粒级颗粒出现在第i粒级小球的比例记为δii，无量纲；出现在其余j粒级(除i粒级外)小球的比例记为δij，无量纲；设第i个粒级制粒小球涉及p个粒度级，第i个粒级组分出现在第i粒级制粒小球的比例记为δii，无量纲，出现在第i+1个粒级制粒小球的比例记为δii+1，无量纲，出现在第i+2粒级制粒小球的比例记为δii+2，无量纲，出现在其余j粒级小球的比例记为δij。
作为一项优选的方案，根据步骤3计算的原料在各粒级制粒小球的分布以及第i粒级焦粉在原料中的粒度分布，记为ωic，计算过程为式10。
作为一项优选的方案，根据制粒小球的质量分数及焦粉在小球中的占比可最终计算制粒小球中的燃料分布，记为Fi，计算过程为式11。
式10：
Figure BDA0003519482630000051
式11：
Figure BDA0003519482630000052
式10和式11中：第i个粒级小球中焦粉占比记为
Figure BDA0003519482630000053
单位为％；第i粒级小球燃料占比记为Fi，单位为％；混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δij，无量纲；第i个粒级焦粉在原料的质量分数记为ωgi，单位为％；第i个粒级小球的质量分数记为wgi，单位为％。
本发明的具体实施过程为：(1)在配矿结构和制粒水分已知的条件下，计算可用于制粒的水分含量，可用于制粒的水分质量与混合料干基体积比记为Wg，单位为kg/m3，计算过程为式1；再根据配料结构中-0.5mm粒级的细颗粒，计算黏附层颗粒的平均粒径记为dl，单位为mm及黏附层的总体积分数记为Vp(无量纲)；设混合料中制粒小球的黏附层的孔隙率为0.315，记为ε(无量纲)；计算黏附层颗粒的饱和度记为Sl；计算过程为式2；再根据黏附层性质与原料组分分配系数的多项式关系，计算分配系数，计算过程为式3；
式1：
Figure BDA0003519482630000061
式2：
Figure BDA0003519482630000062
式1和式2中：制粒的总水分含量与混合料干基体积的比设为WT，单位为kg/m3；烧结原料组分为m，原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δk；最大分子水记为Mak；堆密度记为ρk，单位为kg/m3；第i个粒级的质量分数为记为ωik。
式3：
Figure BDA0003519482630000063
式3中：分配系数为α(x)＝0.5时的颗粒粒径记为x0.5，单位为mm；建立x0.5与Sl和dl的关系，根据x0.5计算结果采用对数正态分布的概率密度函数描述分配系数。
(2)根据分配系数，解析已知配矿结构时各粒级制粒小球的包括粘附比，计算过程为式4；黏附层厚度，计算过程为式5；最大小球粒度，计算过程为式6；质量分数，计算过程为式7；
式4：
Figure BDA0003519482630000064
式5：
Figure BDA0003519482630000065
式6：xgi＝dl+2Δi；
式7：
Figure BDA0003519482630000071
式4～式7中：原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δk；第i个粒级原料的质量分数为记为ωik；第i个粒级的分配系数记为αi；第i个粒级制粒小球的粘附比记为Ri；第i个粒级制粒小球的粘附层的厚度记为2Δi，单位为mm；第i个粒级的粒度上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为xgi，单位为mm；第i个粒级小球的质量分数记为wgi。
(3)根据各粒级制粒小球的性质特征，计算混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比，混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δij；δij为i粒级原料组分经制粒后在第j粒级小球的占比，j粒级取值区间与i粒级取值区间相同；混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比分为三种情况：按原料组分的粒级分为最大粒级+8mm、黏附层粒级-0.5mm及中间粒级0.5mm～8mm；
①当原料组分的粒级为最大粒级时，则该粒级颗粒出现在最大粒级小球的比例为100％；
②当原料组分的粒级为黏附层粒级时，计算方式为式8；
③当原料组分的粒级在中间粒级时，计算方式为式9；
式8：
Figure BDA0003519482630000072
式9：
Figure BDA0003519482630000073
式8和式9中：总粒级数记为n；第i粒级的下限记为d，单位为mm；第i粒级的上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为xgi，单位为mm；第i个粒级的质量分数记为wgi；该粒级颗粒出现在第i粒级小球的比例记为δii；出现在其余j粒级(除i粒级外)小球的比例记为δij；设第i个粒级制粒小球涉及p个粒度级，第i个粒级组分出现在第i粒级制粒小球的比例记为δii，出现在第i+1个粒级制粒小球的比例记为δii+1，出现在第i+2粒级制粒小球的比例记为δii+2，出现在其余j粒级小球的比例记为δij。
(4)根据上述步骤(1)、(2)和(3)的计算结果，首先计算的原料在各粒级制粒小球的分布以及第i粒级焦粉在原料中的粒度分布，记为ωic，计算过程为式10，再根据制粒小球的质量分数及焦粉在小球中的占比可最终计算制粒小球中的燃料分布，记为Fi，计算过程为式11，即得最终结果。
式10：
Figure BDA0003519482630000081
式11：
Figure BDA0003519482630000082
式10和式11中：第i个粒级小球中焦粉占比记为
Figure BDA0003519482630000083
第i粒级小球燃料占比记为Fi；混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δij；第i个粒级焦粉在原料的质量分数记为ωgi；第i个粒级小球的质量分数记为wgi。
相对现有技术，本发明技术方案具有以下优点：
1.本发明开发了烧结制粒小球中燃料分布的预测算法，现有模型仅能预测制粒小球分布，而无法计算原料在小球中的分布，本发明扩展了模型的应用，从制粒角度考虑了燃料对小球分布的影响，计算制粒小球的燃料分布。
2.本发明在不同配矿结构和制粒水分时，对燃料在制粒小球分布的分布进行合理预测，且本发明的计算方法具有简单且效率高的优点。通过此方法能够预测小球中燃料的分布，为烧结过程的燃料高效利用提供数据支撑。
附图说明
图1为制粒小球燃料分布的算法示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
由图1所示，一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，包括以下步骤：
步骤S1、主要考虑了原料性质及制粒水分对各组分分配系数的影响，通过制粒工序将m种烧结原料按一定比例混合，基于成层长大机理，采用分配系数α(x)描述各组分充当核颗粒的概率且认为原料中-0.5mm颗粒为制粒小球的黏附层。在给定制粒水分时，建立黏附层颗粒的平均粒径及黏附层颗粒的饱和度，与原料组分在α(x)＝0.5时的颗粒粒径的关系，由此可得到给定配矿结构和制粒水分时原料组分的分配系数表达式；
其中包括以下步骤：
步骤S11、根据配矿结构及配矿方案的制粒水分，计算制粒的总水分含量，记为WT(kg/m3)；
原料包括铁矿石、焦粉、返矿和熔剂等10种，配矿方案如表1所示，原料性质如表2所示，各组分堆密度采用体积法测量，利用已知体积为V的容器，称量装样前后的质量后计算。各组分最大分子水采用离心法测量，将充分吸水后的物料放在离心机中脱水，称量干燥前后的质量后计算。
表1配矿方案
Figure BDA0003519482630000091
表2原料性质
矿种 堆密度/kg/m<sup>3</sup> 最大分子水/％
澳粉 2110 5.25
南非63 2700 1.28
巴西65 2520 3.95
PB粉 2250 5.68
混合粉 1910 6.19
安徽精矿 2390 1.67
澳洲精矿 1960 3.54
加拿大精矿 2780 0.28
焦粉 840 7.74
各组分的粒度分布采用n个粒级的百分数形式表示，包括+8mm、6.3～8mm、5～6.3mm、3～5mm、2～3mm、1～2mm、0.5～1mm、0.25～0.5mm、0.25～0.063mm和-0.063mm共10个粒级，设第k个组分的占比记为δk(无量纲)，吸收的水分记为Mak(无量纲)，堆密度记为ρk(kg/m3)且第i个粒级的质量分数为记为ωik(％)；WT等于制粒的总水分含量占混合料干基体积的比，将制粒后的小球采用电烘箱法测量制粒水分为6.95％，WT＝142.10(kg/m3)。
计算制粒过程中可用于制粒的水分记为Wg(kg/m3)，等于制粒过程的总水分含量减去各组分原料吸收的水分，Wg＝70.10(kg/m3)：
Figure BDA0003519482630000101
计算黏附层颗粒(-0.5mm)的平均粒径记为dl(mm)及黏附层的总体积分数记为Vp(无量纲)，Vp＝0.33；
Figure BDA0003519482630000102
计算制粒小球的黏附层饱和度记为Sl(无量纲)，Sl＝0.45：
Figure BDA0003519482630000103
基于组分成层长大机理，采用分配系数曲线描述原料分配，通过不同原料配比和制粒水分进行小型制粒实验，建立x0.5与Sl和dl的二次多项式关系，根据关系式可计算不同配矿结构的x0.5，x0.5＝1.66mm，进一步得到分配系数曲线表达式；
Figure BDA0003519482630000104
根据获得的原料组分的分配系数，可进一步解析给定配矿结构时各粒级制粒小球的性质特征包括粘附比、黏附层厚度、最大小球粒度及质量分数，计算结果如表3所示；
表3该配矿结构下制粒小球的性质
制粒小球粒级/mm 粘附比 黏附层厚度/mm 最大小球粒度/mm 质量分数/％
+8 0.89 1.46 10.46 6.37
6.3-8 1.08 1.57 9.57 6.10
5-6.3 1.36 1.56 7.86 7.82
3-5 1.75 1.59 6.59 13.06
2-3 2.64 1.44 4.44 17.59
1-2 5.27 1.92 3.92 25.19
0.5-1 23.54 4.28 5.28 23.85
-0.5 0.00 0.00 0.50 0.03
其中包括以下步骤：
根据配矿结构中原料性质以及组分中第i个粒级的分配系数记为αi，可计算第i个粒级制粒小球的粘附比记为Ri；
Figure BDA0003519482630000111
根据第i个粒级(d-dl粒级)的粒级上限，可计算第i个粒级制粒小球的粘附层的厚度记为2Δi；
Figure BDA0003519482630000112
根据粒级上限和小球的黏附层厚度可计算最大小球粒度，第i个粒级小球的最大粒度记为xgi；
xgi＝dl+2Δi
根据配矿结构原料性质、各组分的分配系数及第i粒级小球的粘附比可计算第i个粒级小球的质量分数记为wgi；
Figure BDA0003519482630000113
根据给定配矿结构下获得的制粒小球特征，按原料组分的粒级分最大粒级(+8mm)、黏附层粒级(-0.5mm)及中间粒级(8-0.5mm)三种情况，解析混合料制粒后j粒级原料组分在i粒级制粒小球中的占比δij，结果如表4所示；
表4原料组分在各粒级制粒小球的分配
Figure BDA0003519482630000114
Figure BDA0003519482630000121
1.当原料组分的粒级为+8mm时，则+8mm颗粒出现在最大粒级小球的比例为100％；
2.当原料组分的粒级为-0.5mm时，根据该粒级分配系数可获得其在各粒级小球的分配情况，则-0.5mm颗粒出现在第i粒级小球的比例记为δii，出现在其余j粒级(除i粒级外)小球的比例记为δij；
Figure BDA0003519482630000122
3.当原料组分的粒级在8-0.5mm时，根据各个粒级分配系数及制粒小球特性可获得其在各粒级小球的分配情况，设第i个粒级制粒小球的最大粒度涉及p个粒度级，第i个粒级(d-dl粒级)颗粒出现在第i粒级制粒小球的比例记为δii，出现在第i+1个粒级制粒小球的比例记为δii+1，出现在第i+2粒级制粒小球的比例记为δii+2，出现在其余j粒级小球的比例记为δij，结果如表4所示；
Figure BDA0003519482630000123
根据配矿结构中焦粉在原料的分布及计算的焦粉在各粒级制粒小球的分布可计算各粒级制粒小球的焦粉占比，结合给定配矿结构时各粒级制粒小球质量分数，最终模拟计算制粒小球的燃料分布；
其中包括以下步骤：
根据原料在各粒级制粒小球中的粒度分布可得焦粉在小球中的分配情况，结合第i粒级焦粉在原料中的质量分数记为ωic，可计算第i个粒级小球中焦粉占比记为
Figure BDA0003519482630000131
Figure BDA0003519482630000132
根据给定配矿结构时制粒小球的质量分数及焦粉在小球中的占比，可模拟计算制粒小球中的燃料分布，第i粒级小球燃料占比记为Fi，结果如表5所示：
Figure BDA0003519482630000133
表5不同粒级制粒小球的燃料分布
制粒小球/mm +8 6.3-8 5-6.3 3-5 2-3 1-2 0.5-1 -0.5
算法模拟值/％ 6.62 7.19 14.55 40.87 16.86 11.70 2.21 0.01
实验测量值/％ 6.02 8.60 21.08 47.72 7.29 8.17 1.13 0.00
绝对误差/％ 0.60 -1.41 -6.53 -6.85 9.57 3.53 1.08 0.01
另外，通过制粒实验和CS-2008红外碳硫分析仪，采用实验方法获得焦粉在各粒级小球的分布，实验结果如表5所示，在绝对误差±10％以内，有较好的预测效果，可以满足应用需求。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在配矿结构和制粒水分已知的条件下，计算制粒小球的黏附层性质，并根据黏附层性质与原料组分分配系数的多项式关系，计算分配系数；
(2)根据分配系数解析已知配矿结构时各粒级制粒小球的包括粘附比、黏附层厚度、最大小球粒度及质量分数在内的性质特征；
(3)根据各粒级制粒小球的性质特征，计算混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比；
(4)根据上述步骤(1)、(2)和(3)的计算结果，计算燃料在各粒级制粒小球中的分布，即得。
2.根据权利要求1所述的烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，其特征在于：所述黏附层性质的计算步骤为：
①计算可用于制粒的水分含量，可用于制粒的水分质量与混合料干基体积比记为Wg，单位为kg/m3，计算过程为式1；
②根据配料结构中-0.5mm粒级的细颗粒，计算黏附层颗粒的平均粒径记为dl，单位为mm；以及黏附层的总体积分数记为Vp；设混合料中制粒小球的黏附层的孔隙率为0.315，记为ε；计算黏附层颗粒的饱和度记为Sl，计算过程为式2；
式1：
Figure FDA0003519482620000011
式2：
Figure FDA0003519482620000021
式1和式2中：制粒的总水分含量与混合料干基体积的比设为WT，单位为kg/m3；烧结原料组分为m；原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δk；最大分子水记为Mak；堆密度记为ρk，单位为kg/m3；第i个粒级的质量分数为记为ωik。
3.根据权利要求1所述的烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，其特征在于：
所述分配系数α(x)计算过程为式3：
式3：
Figure FDA0003519482620000022
式3中：分配系数为α(x)＝0.5时的颗粒粒径记为x0.5，单位为mm；建立x0.5与Sl和dl的关系，根据x0.5计算结果采用对数正态分布的概率密度函数描述分配系数。
4.根据权利要求1所述的烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，其特征在于：
所述粘附比为黏附层颗粒含量与核颗粒含量的比值，记为Ri，计算过程为式4；
所述黏附层厚度的计算过程为式5；
所述最大小球粒度的计算过程为式6；
所述质量分数的计算过程为式7；
式4：
Figure FDA0003519482620000023
式5：
Figure FDA0003519482620000024
式6：xgi＝dl+2Δi；
式7：
Figure FDA0003519482620000031
式4～式7中：原料组分中第k个组分的干基质量占比记为δk；第i个粒级原料的质量分数为记为ωik；第i个粒级的分配系数记为αi；第i个粒级制粒小球的粘附比记为Ri；第i个粒级制粒小球的粘附层厚度记为2Δi，单位为mm；第i个粒级的粒度上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为xgi，单位为mm，第i个粒级小球的质量分数记为wgi。
5.根据权利要求1所述的烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，其特征在于：混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δij；δij为i粒级原料组分经制粒后在第j粒级小球的占比，j粒级取值区间与i粒级取值区间相同；混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比分为三种情况：按原料组分的粒级分为最大粒级+8mm、黏附层粒级-0.5mm及中间粒级0.5mm～8mm；
①当原料组分的粒级为最大粒级时，则该粒级颗粒出现在最大粒级小球的比例为100％；
②当原料组分的粒级为黏附层粒级时，计算方式为式8：
③当原料组分的粒级在中间粒级时，计算方式为式9：
式8：
Figure FDA0003519482620000032
式9：
Figure FDA0003519482620000033
式8和式9中：总粒级数记为n；第i粒级的粒度下限记为d，单位为mm；第i粒级的粒度上限记为dl，单位为mm；第i个粒级小球的最大粒度记为xgi，单位为mm；第i个粒级的质量分数记为wgi；该粒级颗粒出现在第i粒级小球的比例记为δii；出现在其余j粒级(除i粒级外)小球的比例记为δij；设第i个粒级制粒小球涉及p个粒度级；第i个粒级组分出现在第i粒级制粒小球的比例记为δii；出现在第i+1个粒级制粒小球的比例记为δii+1，出现在第i+2粒级制粒小球的比例记为δii+2，出现在其余j粒级小球的比例记为δij。
6.根据权利要求1所述的烧结制粒小球中燃料分布的计算方法，其特征在于：计算燃料在各粒级制粒小球中的分布过程包括以下步骤：
①根据步骤3计算的原料在各粒级制粒小球的分布以及第i粒级焦粉在原料中的粒度分布，记为ωic，计算过程为式10；
②根据制粒小球的质量分数及焦粉在小球中的占比可最终计算制粒小球中的燃料分布，记为Fi，计算过程为式11；
式10：
Figure FDA0003519482620000041
式11：
Figure FDA0003519482620000042
式10～式11中：第i个粒级小球中焦粉占比记为
Figure FDA0003519482620000043
第i粒级小球燃料占比记为Fi；混合料制粒后各组分在制粒小球中的占比记为δij；第i个粒级焦粉在原料的质量分数记为ωic；第i个粒级小球的质量分数记为wgi。
CN202210173451.XA 2022-02-24 2022-02-24 一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法 Active CN114410959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210173451.XA CN114410959B (zh) 2022-02-24 2022-02-24 一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210173451.XA CN114410959B (zh) 2022-02-24 2022-02-24 一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114410959A true CN114410959A (zh) 2022-04-29
CN114410959B CN114410959B (zh) 2023-06-20

Family

ID=81260752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210173451.XA Active CN114410959B (zh) 2022-02-24 2022-02-24 一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114410959B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114813616A (zh) * 2022-06-29 2022-07-29 四川富临新能源科技有限公司 检测磷酸铁锂中碳含量的设备和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008001960A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Kobe Steel Ltd 焼結鉱の製造方法
US20110137444A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Venkataramana Runkana On-Line Optimization of Induration of Wet Iron Ore Pellets on a Moving Grate
CN107341289A (zh) * 2017-06-05 2017-11-10 中冶华天工程技术有限公司 描述铁矿石烧结床层空隙度变化的计算方法
CN110331244A (zh) * 2019-06-28 2019-10-15 武汉钢铁有限公司 一种合理使用多粒级烧结矿的高炉布料调节方法
CN112126773A (zh) * 2020-07-31 2020-12-25 武汉钢铁有限公司 一种烧结使用cdq粉的烧结方法
CN113717765A (zh) * 2020-05-26 2021-11-30 宝山钢铁股份有限公司 一种烧结燃料的整粒系统及其粒度在线检控方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008001960A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Kobe Steel Ltd 焼結鉱の製造方法
US20110137444A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Venkataramana Runkana On-Line Optimization of Induration of Wet Iron Ore Pellets on a Moving Grate
CN107341289A (zh) * 2017-06-05 2017-11-10 中冶华天工程技术有限公司 描述铁矿石烧结床层空隙度变化的计算方法
CN110331244A (zh) * 2019-06-28 2019-10-15 武汉钢铁有限公司 一种合理使用多粒级烧结矿的高炉布料调节方法
CN113717765A (zh) * 2020-05-26 2021-11-30 宝山钢铁股份有限公司 一种烧结燃料的整粒系统及其粒度在线检控方法
CN112126773A (zh) * 2020-07-31 2020-12-25 武汉钢铁有限公司 一种烧结使用cdq粉的烧结方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周明顺;赵东明;李建军;夏铁玉;徐礼兵;: "焦粉粒度分布对铁矿石烧结指标的影响", 中国冶金, no. 02, pages 17 - 22 *
黄柱成;江源;毛晓明;许斌;郭宇峰;姜涛;: "铁矿烧结中燃料合理分布研究", 中南大学学报(自然科学版), no. 05, pages 58 - 64 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114813616A (zh) * 2022-06-29 2022-07-29 四川富临新能源科技有限公司 检测磷酸铁锂中碳含量的设备和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114410959B (zh) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109583118B (zh) 一种烧结配比计算及烧结矿成本优化方法
CN102296177B (zh) 一种生物质燃料用于强化难制粒铁矿烧结的方法
CN101381809B (zh) 钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法
CN102839280B (zh) 一种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法
CA2538091A1 (en) Self-reducing, cold-bonded pellets
CN114410959A (zh) 一种烧结制粒小球中燃料分布的计算方法
CN104862440A (zh) 一种低品位铁矿直接还原的方法
CN104593585A (zh) 铬矿球团预还原直供矿热炉的系统及预还原直供方法
CN101525686A (zh) 一种高强度煤基直接还原生球块的制造方法及其设备
CN110600086B (zh) 一种基于铁矿石高温冶金性能的配矿方法
Zhao et al. Improving energy efficiency in iron ore sintering through segregation: a theoretical investigation
CN111100981A (zh) 一种提高富锰渣冶炼锰烧结矿冶金性能的方法
CN106904938A (zh) 一种以煤矸石为原料和燃料的高强陶粒及其制备方法
CN110205487B (zh) 含氟钒钛球团矿的生产方法
CN101445870B (zh) 铁矿粉烧结生产燃料熔剂联合分加方法及装置
CN103290208B (zh) 一种兼顾烧结产出率的铁矿粉烧结性能评价方法
CN104673997A (zh) 一种烧结配料结构优化方法
CN115044386A (zh) 一种全部配进口煤的顶装焦配煤炼焦方法、其产品及炼焦用配合煤
CN112410547B (zh) 一种复合铁碳烧结矿的制备方法及高炉冶炼工艺
JP7188126B2 (ja) 高炉用含炭非焼成ペレットの製造方法
CN102808080A (zh) 提高废气循环烧结利用系数及烧结矿转鼓强度的方法
CN102392127A (zh) 铁矿粉的预润湿处理方法
CN218553895U (zh) 一种烧结混合料自动配水系统
CN111663035A (zh) 一种烧结用复合含碳块的使用方法
CN106222350B (zh) 一种抑制铁矿球团熔融还原过度黏结的涂层材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Huang Xiaoxian

Inventor after: Sun Zengqing

Inventor after: Yuan Lishun

Inventor after: Peng Zitang

Inventor after: Fan Xiaohui

Inventor after: Dai Fanglei

Inventor after: Chen Xuling

Inventor after: Luo Wenping

Inventor after: Gan Min

Inventor after: Zhao Gaige

Inventor after: Tang Leyun

Inventor after: Ji Zhiyun

Inventor before: Fan Xiaohui

Inventor before: Sun Zengqing

Inventor before: Yuan Lishun

Inventor before: Peng Zitang

Inventor before: Huang Xiaoxian

Inventor before: Dai Fanglei

Inventor before: Chen Xuling

Inventor before: Luo Wenping

Inventor before: Gan Min

Inventor before: Zhao Gaige

Inventor before: Tang Leyun

Inventor before: Ji Zhiyun

CB03 Change of inventor or designer information
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220523

Address after: Yuelu District City, Hunan province 410083 Changsha Lushan Road No. 932

Applicant after: CENTRAL SOUTH University

Applicant after: Xiangtan Iron & Steel Co.,Ltd. Of Hunan Hualing Valin

Address before: Yuelu District City, Hunan province 410083 Changsha Lushan Road No. 932

Applicant before: CENTRAL SOUTH University

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant