基于机器学习和遗传算法的高炉参数预测与优化 被引量：16

1

作者 李壮年 储满生 +1 位作者 柳政根 李宝峰 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1262-1267,共6页

针对目前高炉炼铁模型精度不高问题,提出建立高炉生产过程中精确的多目标优化模型.首先对高炉的海量数据进行了数据预处理,其次采用支持向量机、随机森林、梯度提升树、XGBoost、LightGBM、人工神经网络6种机器学习算法对高炉焦比、K值... 针对目前高炉炼铁模型精度不高问题,提出建立高炉生产过程中精确的多目标优化模型.首先对高炉的海量数据进行了数据预处理,其次采用支持向量机、随机森林、梯度提升树、XGBoost、LightGBM、人工神经网络6种机器学习算法对高炉焦比、K值进行了预测,并采用特征工程和超参调优对机器学习预测进行了优化,最后采用新的集成学习方法进行预测.预测结果不仅精准度高而且具有很好的鲁棒性.在机器学习的基础之上,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对高炉参数进行了多目标优化分析,得到了Pareto最优解,高炉操作者可以根据该多目标优化结果针对不同的需求选择相应的控制参数. 展开更多

关键词 高炉 机器学习 集成学习 遗传算法 参数预测

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基于LCA的煤制气-气基竖炉-电炉短流程和高炉-转炉流程环境影响分析 被引量：15

2

作者 李峰 储满生 +2 位作者 唐珏 柳政根 周渝生 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期577-583,共7页

随着中国煤制气技术的日趋成熟及废钢产生量和累积量增多,基于煤制气的气基竖炉-电炉短流程是钢铁工业低碳绿色发展的重要方向。基于GaBi7.3软件分别对煤制气-气基竖炉-电炉短流程和高炉-转炉(BF-BOF)长流程进行生命周期评价(LCA),对比... 随着中国煤制气技术的日趋成熟及废钢产生量和累积量增多,基于煤制气的气基竖炉-电炉短流程是钢铁工业低碳绿色发展的重要方向。基于GaBi7.3软件分别对煤制气-气基竖炉-电炉短流程和高炉-转炉(BF-BOF)长流程进行生命周期评价(LCA),对比了短流程及长流程的环境性能优劣。结果表明,煤制气-气基竖炉-电炉短流程和BF-BOF流程LCA结果分别为1.83×10^-11和9.31×10^-11,短流程LCA结果仅为长流程工艺的20%左右。相比BF-BOF流程,短流程吨钢能耗、CO2排放可分别减少60.64%和55.65%,SO2、NOx以及粉尘排放量分别减少74.0%、22.7%和15.9%。综合可知,煤制气-气基竖炉-电炉短流程环境影响远小于传统长流程。 展开更多

关键词 生命周期评价 煤制气-气基竖炉-电炉流程 高炉-转炉流程 环境影响 能耗

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铁焦制备与高炉应用的研究进展 被引量：12

3

作者 鲍继伟 储满生 +3 位作者 柳政根 韩冬 曹来更 郭俊 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期38-48,共11页

钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。... 钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO2减排。综述了国内外铁焦制备与应用的研究进展,主要包括铁焦的制备工艺和高炉应用。归纳了各种铁焦制备工艺的特点。同时提出并研究了矿煤压块-竖炉炭化-高炉应用的冷压型铁焦制备与应用新技术。重点进行了冷压型铁焦的制备及冶金性能优化、高炉应用冷压型铁焦等试验研究。冷压型铁焦制备适宜的工艺条件为,质量分数为30%铁矿粉、45%烟煤1、10%烟煤2、10%烟煤3、5%无烟煤、5%沥青类黏结剂B混合加热至60℃,并进行冷压成型;成型压块再经竖炉1000℃炭化4h;获得抗压强度3977N、I型转鼓强度77.7%、反应性69.7%、反应后强(固定气化溶损量20%)42%的优质铁焦。高炉综合炉料中添加质量分数20%~30%冷压型铁焦,综合炉料熔滴性能明显改善。以上研究为铁焦实现工业化生产与低碳高炉炼铁应用提供了参考。 展开更多

关键词 铁焦 碳铁复合炉料 低碳高炉 节能 CO2减排

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碳铁复合低碳炼铁炉料制备与应用研究 被引量：11

4

作者 王宏涛 储满生 +3 位作者 鲍继伟 韩冬 曹来更 赵伟 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期103-111,共9页

在未来相当长一段时期内,高炉-转炉流程仍是钢铁生产的主导流程。高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键环节。碳铁复合炉料新技术是当前最可能实现的低碳高炉炼铁技术。阐明了高炉使用碳铁复合炉料低碳冶炼的原理,系统研究了碳铁复合炉料... 在未来相当长一段时期内,高炉-转炉流程仍是钢铁生产的主导流程。高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键环节。碳铁复合炉料新技术是当前最可能实现的低碳高炉炼铁技术。阐明了高炉使用碳铁复合炉料低碳冶炼的原理,系统研究了碳铁复合炉料的制备、冶金性能优化、对含铁炉料还原过程的影响以及对高炉综合炉料熔滴性能的影响及其机理,形成了完整的竖炉法碳铁复合炉料制备和应用技术。结果表明,碳铁复合炉料制备工艺优化条件为15%铁矿B、55%烟煤A、10%烟煤B、20%无烟煤C,压块温度为300℃,1 000℃炭化4 h,此条件下碳铁复合炉料抗压强度达4 970 N,反应性为61.08%,反应后强度达51.23%;混装10%碳铁复合炉料,1 100℃还原时球团还原率提高7.69%;随着碳铁复合炉料添加量的增加,综合炉料软化区间从206.3℃增加到218.9℃,熔化区间从171.1℃降低到124.8℃,滴落率先升高后降低,透气性改善,综合炉料中碳铁复合炉料添加量不宜超过焦炭的30%。 展开更多

关键词 碳铁复合炉料 制备与应用 新技术 低碳高炉炼铁 节能减排

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氢气气基竖炉-电炉短流程环境影响分析 被引量：11

5

作者 李峰 储满生 +1 位作者 唐珏 柳政根 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第9期104-109,共6页

氢冶金是中国钢铁行业实现低碳绿色化转型升级的有效途径之一,基于煤制氢技术的气基竖炉-电炉短流程是一种典型的氢冶金工艺,具有广阔的发展前景。采用生命周期评价法(LCA)对煤制氢-气基竖炉-电炉短流程环境影响进行了分析,并对比研究... 氢冶金是中国钢铁行业实现低碳绿色化转型升级的有效途径之一,基于煤制氢技术的气基竖炉-电炉短流程是一种典型的氢冶金工艺,具有广阔的发展前景。采用生命周期评价法(LCA)对煤制氢-气基竖炉-电炉短流程环境影响进行了分析,并对比研究了短流程与传统高炉-转炉(BF-BOF)长流程的环境性能。结果表明,煤制氢-气基竖炉-电炉短流程LCA结果为2.56×10^(-11),其中GWP100(全球变暖潜值)和POCP(光化学臭氧合成潜值)分别贡献54.16%和36.76%;煤气脱碳和电炉电能消耗是造成碳排放和能源消耗的主要原因;短流程整体评价结果仅为BF-BOF流程的27.41%,吨钢CO2排放和能耗可分别减少53.75%和47.45%,环境性能明显优于传统长流程。 展开更多

关键词 氢气 气基竖炉 环境影响 碳排放 能耗

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50%CO_(2)+50%CO气氛下金属化炉料非等温反应动力学 被引量：3

6

作者 闫瑞军 储满生 +1 位作者 柳政根 刘培军 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期33-40,共8页

高炉使用金属化炉料作为一种新型的低碳炼铁技术为高炉炼铁过程深度降碳提供了新的可能。由于金属化炉料的易再氧化性,装入高炉炉顶中的金属化炉料是否能被炉顶煤气中的CO_(2)再氧化成为一个需要关注的问题。对70%金属化率炉料在体积分... 高炉使用金属化炉料作为一种新型的低碳炼铁技术为高炉炼铁过程深度降碳提供了新的可能。由于金属化炉料的易再氧化性,装入高炉炉顶中的金属化炉料是否能被炉顶煤气中的CO_(2)再氧化成为一个需要关注的问题。对70%金属化率炉料在体积分数为50%CO_(2)+50%CO气体混合物中的非等温反应过程动力学进行了研究。采用KAS动力学分析方法计算了反应过程的表观活化能和反应机理,分析了反应过程的特征温度。结果表明,70%金属化率炉料在50%CO_(2)+50%CO混合气氛中的非等温反应过程表现为单步反应行为,反应的最佳机理模型为化学反应控制的A_(1)模型。金属化炉料低温下反应需要克服较大的反应能垒,主要反应阶段的表观活化能为114.22 kJ/mol,指前因子为2785/s。金属化炉料反应过程随加热速率增大存在滞后现象,加热速率从5 K/min增大到20 K/min时,反应开始温度从1045 K增加至1140 K,快速反应温度从1267 K增加到1470 K,而实际高炉炉顶温度远低于1045 K,因此金属化炉料在高炉顶部不会被煤气中的CO_(2)再氧化。 展开更多

关键词 高炉 金属化炉料 CO_(2) 表观活化能 反应机理

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铁矿粉对铁焦性能的影响及机理 被引量：7

7

作者 任华伟 储满生 +2 位作者 吕青青 柳政根 张明星 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期21-27,共7页

为促进铁焦的工业化应用,利用40 kg试验焦炉制备铁焦,研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响,利用热重分析了铁焦的碳溶损反应,并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析... 为促进铁焦的工业化应用,利用40 kg试验焦炉制备铁焦,研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响,利用热重分析了铁焦的碳溶损反应,并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析。结果表明,添加铁矿粉,铁焦的灰分明显增加,硫分变化不大,机械强度降低,热反应性提高,反应后强度降低,添加配比不宜超过10%;铁矿粉具有催化焦炭与CO_2反应、降低起始反应温度的作用,铁质量分数越高,催化性越强;炭化还原后得到的金属铁及铁氧化物以不规则的尺寸和形态分布在铁焦气孔壁和碳基质中,充当催化中心和裂纹中心作用,导致CRI上升,CSR降低。 展开更多

关键词 铁矿粉 成分 配比 铁焦 性能

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高炉使用铁焦的[火用]分析 被引量：4

8

作者 郭俊 储满生 +3 位作者 唐珏 李峰 柳政根 鲍继伟 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期30-38,共9页

中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著... 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用[火用]分析理论,建立高炉使用铁焦的[火用]平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的[火用]量,焦炭和鼓风带入[火用]会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总[火用]量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部[火用]损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的[火用]效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部[火用]损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。 展开更多

关键词 铁焦 高炉 节能降碳 [火用]平衡模型 [火用]效率

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炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响 被引量：5

9

作者 鲍继伟 储满生 +3 位作者 柳政根 韩冬 曹来更 郭俊 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期532-541,共10页

复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行... 复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行了解析。结果表明,炭化温度的升高可以提高铁焦的抗压强度和反应性。当温度为900~1000℃时,铁焦的抗压强度和反应性较优。炭化时间的延长可以使铁焦的抗压强度提高,反应性降低。当炭化时间为3~4h时,铁焦抗压强度和反应性较优。升温速度越快,铁焦的机械强度越低。适宜的升温速度为:Ⅰ段(室温至550℃)小于7℃/min,Ⅱ段(550℃至1000℃)小于5℃/min。为防止铁焦冶金性能因碳气化溶损反应而劣化,在CO和CO2混合炭化气氛中,CO2与CO体积比(V(CO2)/V(CO))应控制在0.11以下。在优化的炭化工艺条件下,制备的铁焦抗压强度大于3500N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。 展开更多

关键词 铁焦 冶金性能 炭化温度 炭化时间 升温速度 炭化气氛

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高炉护炉用钛矿的还原和软熔性能 被引量：4

10

作者 孙健 储满生 +2 位作者 陈辉 柳政根 武建龙 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期955-962,共8页

为探究高炉护炉用钛矿的还原软熔性能,利用高温激光共焦显微镜对预还原钛矿的熔化过程进行观察,并对不同钛矿的还原和软熔性能进行了对比分析。结果表明,3种护炉用钛矿的微观结构和物相组成的差异造成了其还原性能和软熔性能的差别。低... 为探究高炉护炉用钛矿的还原软熔性能,利用高温激光共焦显微镜对预还原钛矿的熔化过程进行观察,并对不同钛矿的还原和软熔性能进行了对比分析。结果表明,3种护炉用钛矿的微观结构和物相组成的差异造成了其还原性能和软熔性能的差别。低钛型钛矿相比高钛型钛矿有更好的还原性和软熔性能。综合考虑3种高炉护炉料的还原性和软熔性能,认为使用球团矿P-B护炉对高炉的稳定最为有利。 展开更多

关键词 高炉冶炼 钛矿 软熔性能 还原性

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梅钢2号高炉喷吹焦炉煤气数值模拟 被引量：17

11

作者 毕传光 唐珏 储满生 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期89-96,共8页

为实现绿色低成本炼铁，梅钢拟利用厂内富余焦炉煤气进行高炉风口喷吹。为保证喷吹实际效果的准确性和合理性，优先进行高炉喷吹焦炉煤气数值模拟研究。首先基于梅钢2号高炉的原燃料条件采用多流体高炉数学模型对高炉喷吹焦炉煤气进行... 为实现绿色低成本炼铁，梅钢拟利用厂内富余焦炉煤气进行高炉风口喷吹。为保证喷吹实际效果的准确性和合理性，优先进行高炉喷吹焦炉煤气数值模拟研究。首先基于梅钢2号高炉的原燃料条件采用多流体高炉数学模型对高炉喷吹焦炉煤气进行数值模拟研究，然后初步分析了梅钢2号高炉喷吹焦炉煤气的经济效益。结果表明，与未喷吹焦炉煤气相比，喷吹50m^3／t（Fe）焦炉煤气，炉内还原气浓度增加，炉料还原速度加快；产量增至4740t／d，增幅30．12％；焦比降至321．80kegt（Fe），降幅14．43％；碳排放减至355．93kg／t（Fe），减幅8．61％；当焦炭价格为1607元／t、焦炉煤气价格为0．7749元／m^3时（2016年11月梅钢提供），吨铁成本降低20．14元，每年因喷吹焦炉煤气节约焦炭7．79万t，年创综合经济效益5115万元。综合考虑经济效益、节焦潜力、梅钢富氧能力和焦炉煤气富余量，梅钢2号高炉适宜的焦炉煤气喷吹量宜维持在50m3／t（Fe）左右。 展开更多

关键词 低碳炼铁 高炉 喷吹焦炉煤气 多流体高炉数学模型 经济效益

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东鞍山含碳酸盐铁矿石悬浮磁化焙烧试验 被引量：6

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作者 余建文 韩跃新 +1 位作者 李艳军 储满生 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1754-1758,共5页

介绍了一种半工业试验用悬浮焙烧设备,并考察了焙烧温度、还原气体CO及流化气体N2用量对东鞍山含碳酸盐铁矿石预富集粗精矿悬浮焙烧效果的影响.试验结果表明,在焙烧温度540℃,还原气体CO用量4 m^3/h及流化气体N2用量2 m^3/h的条件下,焙... 介绍了一种半工业试验用悬浮焙烧设备,并考察了焙烧温度、还原气体CO及流化气体N2用量对东鞍山含碳酸盐铁矿石预富集粗精矿悬浮焙烧效果的影响.试验结果表明,在焙烧温度540℃,还原气体CO用量4 m^3/h及流化气体N2用量2 m^3/h的条件下,焙烧物料经磨矿-磁选后可获得铁品位66. 1%,回收率91. 2%的铁精矿.铁的化学物相、光学显微结构及穆斯堡尔谱分析表明,经悬浮焙烧后弱磁性的菱铁矿和赤铁矿转化为了强磁性的磁铁矿,部分结晶粒度较粗(> 100μm)的赤铁矿仅颗粒表面转变为磁铁矿,但这种Fe2O3@Fe3O4核壳结构的新生磁铁矿由于磁性较强,在后续磁选过程中依然能够得到有效的回收,并不会影响分选效果. 展开更多

关键词 含碳酸盐铁矿 悬浮磁化焙烧 物相演变 磁选

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高炉上部炉型对炉料运动影响的数值模拟 被引量：2

13

作者 吕坤 翟延东 +1 位作者 魏国 储满生 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第8期11-16,共6页

高炉炉型对炉料在炉内运动规律有着决定性影响。以某企业高炉参数为原型,采用离散元方法对不同炉型条件下炉料运动进行了数值模拟,分析了炉料运动规律及其对矿焦比和孔隙率分布的影响。研究结果表明,在布料条件相同时,炉身角变小后,炉... 高炉炉型对炉料在炉内运动规律有着决定性影响。以某企业高炉参数为原型,采用离散元方法对不同炉型条件下炉料运动进行了数值模拟,分析了炉料运动规律及其对矿焦比和孔隙率分布的影响。研究结果表明,在布料条件相同时,炉身角变小后,炉容扩大,炉料运动速度减缓;炉料下降过程中,矿石会向下降最快位置聚集,炉身角减小后,矿石边缘分布趋势更加明显;炉料下降过程中矿石与焦炭混合,孔隙率不断减小。炉身角减小后,炉料下降过程中孔隙率减小幅度变缓。 展开更多

关键词 炉型 离散元模拟 炉料运动 孔隙率 矿焦比

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硼铁精矿钠盐焙烧及冷却方式对硼活性的影响

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作者 余建文 韩跃新 +2 位作者 高鹏 李艳军 储满生 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期80-82,共3页

以硼铁精矿团块为原料进行煤基直接还原试验,考察了钠盐添加剂及不同冷却方式对还原焙烧矿中硼活性的影响。结果表明,Na2CO3的添加使硼主要以玻璃体形式存在于还原焙烧矿中,硼活性显著降低,且不利于铁矿物的还原;另外,Na2CO3与硼镁石的... 以硼铁精矿团块为原料进行煤基直接还原试验,考察了钠盐添加剂及不同冷却方式对还原焙烧矿中硼活性的影响。结果表明,Na2CO3的添加使硼主要以玻璃体形式存在于还原焙烧矿中,硼活性显著降低,且不利于铁矿物的还原;另外,Na2CO3与硼镁石的热解产物遂安石反应形成低熔点硼酸钠盐,造成硼的挥发损失。硼铁精矿无钠盐还原焙烧时,无液相形成。以水淬方式冷却硼活性最高,为80.76%。 展开更多

关键词 硼铁精矿 直接还原 钠化焙烧 冷却方式 硼活性

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