[发明专利]一种高炉内碱金属元素富集量的计算方法

说明书

本发明公开了一种高炉内碱金属元素富集量的计算方法，通过构建两步式高炉模型，利用热力学计算软件FactSage，输入高炉生产数据，结合高炉生产实际情况设定计算边界条件，通过对高炉内碱金属收入项与支出项的迭代运算，得到高炉内碱金属元素富集量，并建立了碱金属元素富集量与入炉碱负荷的关系。本发明方法适用性广泛，针对性和可操作性强，可以计算出高炉内不同时期的碱金属元素富集量，并且能够预测改变入炉碱负荷对应的富集量变化，本发明还可以计算出高炉内锌和铅的富集量。

技术领域

本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种高炉内碱金属元素富集量的计算方法。

背景技术

K、Na等是高炉原料中的微量有害碱金属元素，在高炉炼铁过程中，各种铁矿石、焦炭和煤粉中会携带入一定量的碱金属化合物，这些碱金属化合物在800～1000℃之间就能熔化。当它们进入高温区后，一部分进入炉渣，一部分则被焦炭还原为碱金属蒸气，还原出来后立即气化随高炉煤气上升，在不同的温度条件下又与其它物质反应转化为碱金属氰化物或硅酸盐等。携带着碱金属蒸气、碱金属氰化物和碱金属硅酸盐的高炉煤气在自下而上的运动过程中，在高炉上部的中低温区，K、Na是以金属和碳酸盐形式进行循环和富集，K、Na的氰化物则是在600～1600℃范围内进行循环和富集，而来不及反应和沉积的碱金属则随煤气和炉尘从炉顶排出，大部分未还原的碱金属硅酸盐随炉渣排出。

随高炉炉役的延长，炉内参与循环富集的碱金属量越来越多。碱金属在炉内的危害表现有:降低矿石的软化温度，使矿石尚未充分还原就已熔化滴落，增加了高炉下部的直接还原热量消耗；引起球团矿的异常膨胀而严重粉化；它能强化焦炭的气化反应，使其反应后强度急剧降低且粉化；造成料柱透气性严重恶化，危及生产冶炼过程进行；液态或固态碱金属粘附于炉衬上，既能使炉墙严重结瘤，又能直接破坏砖衬，对高炉炼铁造成很大危害。因此，有必要提供一种测定高炉内碱金属元素富集量的方法，从而为高炉炼铁的安全性、高效性、低能耗及高品质提供科学依据。

目前，对于高炉内碱金属循环富集的研究，大多通过研究各添加炉料种类、生产条件等因素对碱金属元素富集量的影响，并结合热力学分析，根据碱金属元素在高炉内发生的物化反应，对碱金属元素富集量进行理论计算。然而，这些方法对各企业高炉炼铁实际意义不大，实用性差，大多钢铁企业只能依据自身的冶炼实践及经验制定碱金属入炉负荷上限，往往无法做到防患于未然，在碱金属富集严重影响炉况后才被动做出调整。因此，有必要提供一种对高炉炼铁实用性强的碱金属元素富集量计算方法，为钢铁企业实际生产带来便利。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高炉内碱金属元素富集量的计算方法，首先构建两步式高炉模型，然后利用热力学计算软件FactSage，结合高炉生产实际情况设定计算边界条件，通过对高炉内碱金属收入与支出的迭代运算，可计算得到高炉内不同时期的碱金属元素富集量，并建立了碱金属元素富集量与入炉碱金属负荷的关系式。本发明方法适用性广泛，针对性和可操作性强，可以计算出高炉不同时期的煤气碱金属元素富集量，并且能够预测改变入炉碱负荷对应的富集量变化。

为实现上述目的，本发明提供的一种高炉内碱金属元素富集量的计算方法，包括以下步骤：

S1.建立两步式高炉模型，并设定边界条件；

S2.根据高炉生产数据，计算各输入元素的质量，并将各输入元素的质量及步骤S1中的边界条件导入FactSage数据库；

S3.FactSage数据库计算得到高炉生产输出数据，并进行迭代运算直至达到迭代终止条件，得到各迭代次数下的碱金属含量，作为输出结果输出；

S4.根据步骤S3中的输出结果，采用绘图软件绘制出碱金属含量与对应的迭代次数的关系图；

S5.选择5-10组高炉实际生产数据，重复步骤S1-S4，根据各组高炉生产输出结果，通过线性拟合，得到碱金属元素富集量与入炉碱负荷的关系式。