竖炉生产直接还原铁过程的数值模拟

徐辉¹，邹宗树¹，周渝生²，李肇毅²，余艾冰^1,3

1. 东北大学材料与冶金学院2. 宝山钢铁股份有限公司宝钢研究院3. 新南威尔士大学材料科学与工程学院

摘 要：采用基于气相和固相的质量和能量的竖炉—球团(块矿)法直接还原炼铁的一维数学模型.含铁原料的还原采用三界面未反应核模型,并考虑了热量损失,得到了各物质的组成和温度在炉内的分布.以G ilm ore厂M idrex作为对象进行模拟,模型结果与生产数据相符,验证了模型的准确性.模拟结果表明:M idrex竖炉的绝大部分区域内气相和固相的温度基本保持在还原煤气的入口温度.对高度为9.75 m的M idrex竖炉,炉内绝大部分为浮氏体的还原,含铁原料运行约0.5 m即可完全变成磁铁矿,运行约2 m即可完全变成浮氏体.在竖炉7.0~9.75 m深度范围内,随着还原气的上行,H2的体积分数迅速减少,而CO的体积分数变化不大.在竖炉2.0~7.0 m深度范围内,H2和CO的体积分数缓慢降低,在竖炉0~2.0m深度范围内,H2和CO的体积分数显著降低.

关键词：竖炉;直接还原;数值模拟;