[发明专利]一种高炉炉渣热稳定性评价方法及优化方法

说明书

一种高炉炉渣的热稳定性评价方法及优化方法，涉及炼铁技术领域，包括以下步骤：S1：获取炉渣中各成分质量和生产温度；基于热力学软件计算炉渣升温阶段的第一焓变值；基于热力学反应式计算炉渣升温阶段的第二焓变值；S2：取第一焓变值和第二焓变值的平均值，作为实际焓变值；S3：调整炉渣碱度，重复执行步骤S1～S2，获得多组不同碱度炉渣的实际焓变值；S4：基于热力学第二定律，将多组不同碱度炉渣的实际焓变值的平均值作为炉渣升温阶段所需的总热量；S5：向炉渣输入总热量，计算总热量输入后的炉渣黏度随炉渣碱度的变化率。本发明所述的方法能够实现对高炉渣热稳定性的量化研究，避免了高炉渣的过热或炉温不足等问题。

技术领域

本发明涉及炼铁技术领域，尤其涉及一种高炉炉渣热稳定性的评价方法及优化方法。

背景技术

能源的合理利用是各个行业都在探索发展的方向，随着经济和社会的不断发展，对能源的需求与日俱增。作为支柱产业的钢铁冶金工业对能源的需求尤其巨大，其中的高炉炼铁又是整个行业中耗能最多的一个部分。而在高炉炼铁过程中，有相当一部份的热量并未合理利用，为了保证冶炼所需的物化反应温度，炉渣往往是过热的，这对高炉设备的使用寿命产生了不利影响。因此，控制炉渣中合理的热量对于钢铁工业的节能减排，提高能源利用效率至关重要。要实现对炉渣中热量的合理把控，前提是需要明确炉渣的热稳定性。

炉渣的热稳定性是炉渣抵抗热量波动的能力，当熔炼设备中输入热量发生了变化时，热稳定性较强的炉渣能在输入热量发生波动的情况下仅仅产生较小的温度变化，由此避免了对熔炼过程中的熔体流动性和渣金反应造成不良影响。

近年来，随着我国高炉的不断大型化以及入炉炉料成分的改变，对于炉渣热稳定性要求越来越高。但是由于高品味优质矿石数量的减少，以及价格成本的增加，进口矿石和低品位矿石成为各大企业的选择。但随之而来的就是入炉太多Al₂O₃、MgO等成分使炉渣的热稳定性变差，炉渣中存在过多的Al₂O₃时，会产生结晶能力很强的高熔点复合物，从而使炉渣焓变增大，流动性变差，冶金性能恶化；MgO含量过高时，不仅会形成高熔点物质，使炉渣的黏度增加，流动性变差，还会造成烧结熔剂量增加、焦比增加，不符合经济炼铁的原则；此外。高炉休复风时热量波动明显，炉渣的热稳定性也会对冶炼产生明显影响。炉渣作为高炉主要的副产品之一，炉渣在冶炼过程中的相关高温物化过程已经有了较多的研究，但是与节能减排、高效生产更为密切的是炉渣的热稳定性，目前尚未形成对热稳定性的系统评价方法。

在生产实际中，高炉燃料的加入量是较为容易把控的环节。当炉料矿石成分的波动导致炉渣成分改变时，若能明确炉渣的热稳定性，便能及时调整入炉热量，使炉渣从自身的热稳定性出发，匹配获得合理的理论热量值，提高能源利用率，使高炉炉温波动减缓。盲目猜测入炉燃料的量会造成焦炭、煤粉消耗增加，导致资源浪费，经济成本增加，也不利于高炉内炉渣的流动性调节，影响冶金性能。因此，探究合理的炉渣热稳定性评价方法具有重要意义，除了能提高高炉炉况波动时，炉渣的缓冲能力以及提高炉渣的热利用效率，还能通过评价结果针对性的调节炉渣成分，使炉内熔渣趋于热稳定性更好的状态，这对我国高炉冶炼的高效平稳顺行有着举足轻重的意义。

本发明通过热力学软件中的反应平衡计算模块，用于高炉炉渣热稳定性的相关计算。然后通过数学积分计算减少软件误差，得出与实际结果十分接近的热稳定性评价图像，指导实际生产。

相比于传统高炉热波动经验估计法，该发明能够通过对炉渣热稳定性的评价，实现对于炉内过热或热量不足的精确衡量，能够及时快捷的适用于规模化生产，更为重要的，该评价思路的构建是以软件计算结果和热力学方程结果相结合，大幅抵消了系统误差，工业应用前景广阔，对于最终解决高炉渣热波动的不规律性难题具有重要的社会效益。

发明内容