第二章 高爐煉鐵基礎(chǔ)

2.1 高爐煉鐵工藝流程介紹

將鐵從含鐵礦石中還原出來的過程就是煉鐵的過程。在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，將溶劑、焦炭、以及鐵礦石(主要成分就是鐵與氧的化合物)從爐頂裝入，同時(shí)將天然氣、油等燃料和熱風(fēng)從高爐下部吹進(jìn)。在高溫狀態(tài)下，將會(huì)使焦炭等含有碳物質(zhì)的燃料產(chǎn)生 CO，進(jìn)而還原得到鐵礦石中的鐵，最終得到鐵水。加入爐中的溶劑(比如石灰石等)、噴吹物的灰分以及鐵礦石的焦炭和脈石等以爐渣的形式排除。同時(shí)還會(huì)從爐頂排出煤氣和其他氣體，并經(jīng)過除塵操作之后進(jìn)行利用。直到目前為止，現(xiàn)代化高爐還可對(duì)爐頂高壓進(jìn)行合理利用，通過導(dǎo)出的煤氣進(jìn)行發(fā)電。

圖 2-1 所示的是高爐冶煉過程。通常情況下，自然界中的鐵元素都是以化合物形式存在的，其中數(shù)量最大的就是氧化鐵。以下將簡單說明較為重要的鐵礦石。其一、磁鐵礦屬于氧化鐵礦石，具有磁性，其顏色為黑灰色，F(xiàn)e O、2 3Fe O 以及3 4Fe O是最主要的成分，比重為 5.15，其中含氧元素大約為 27.6%，含鐵元素大約為 72.4%?？赏ㄟ^磁選法進(jìn)行選礦，非常便捷。但因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)非常細(xì)密，因此具有非常差的被還原性。在長時(shí)間風(fēng)化之后將成為赤鐵礦。其二、菱鐵礦屬于包含碳酸鐵的礦石，其顏色為青灰色，3Fe CO 是最主要的成分，比重為 3.8。一般情況下，這種礦石包含有鎂鹽、鈣鹽等，在處于高溫條件下，碳酸根將會(huì)受熱分解為 CO2，因此通常都會(huì)先焙燒這類礦石，然后再加入鼓風(fēng)爐之中。

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2.2 高爐煉鐵機(jī)理分析

高爐煉鐵的任務(wù)是用還原劑(焦炭、煤粉)在高溫下將鐵礦石或含鐵原料還原為液態(tài)生鐵[26]。首先通過篩分裝置對(duì)爐料進(jìn)行篩選，然后經(jīng)稱重系統(tǒng)之后借助給料機(jī)按一定比例進(jìn)行配料，再經(jīng)傳輸機(jī)皮帶運(yùn)送到高爐頂部，最終按一定要求通過下料裝置下料。由于焦炭具有最大的密度，因此具有最快的下降速度，當(dāng)下降至爐缸時(shí)，鼓進(jìn)的氧氣將會(huì)與焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生 CO2，同時(shí)將會(huì)放出熱能，在此過程中，如果擁有過量的焦炭，那么將會(huì)生成 CO，進(jìn)而與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成還原性氣體，比如氫氣等，這些生成的氣體將會(huì)克服爐料的阻力不斷上升，而且還原性氣體將會(huì)與鐵的氧化物發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而被還原成金屬 Fe，最終從爐底排除，同時(shí)溶劑和脈石都會(huì)形成爐渣，通過排渣口排出，含有結(jié)晶水的鐵礦石在高溫狀態(tài)下將會(huì)發(fā)生水分的蒸發(fā)，此過程將會(huì)消耗一定的熱量，因此將會(huì)一定的影響到爐內(nèi)溫度，如果使用的鐵礦石含有結(jié)晶水，首先應(yīng)該會(huì)發(fā)結(jié)晶水，可在爐外進(jìn)行焙燒，這樣能夠使鐵礦石的含鐵量大大提高。

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第三章 高爐入爐焦比預(yù)測模型的建立.....14

3.1 高爐入爐焦比預(yù)測原理.......14

3.2 輸入變量的選擇.....15

3.3 模型建立..........17

3.4 模型參數(shù)尋優(yōu).........19

3.5 基于最小二乘支持向量機(jī)入爐焦比預(yù)測.......20

3.6 本章小結(jié)..........23

第四章 高爐鐵水溫度及產(chǎn)量預(yù)測模型的建立...... 24

4.1 高爐鐵水溫度預(yù)測特點(diǎn).......24

4.2 高爐鐵水溫度預(yù)測原理.......26

4.3 廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)........27

4.4 改進(jìn) PSO 算法尋優(yōu).......29

4.5 基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鐵水溫度預(yù)測.......31

4.6 基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高爐鐵水產(chǎn)量預(yù)測......35

4.7 本章小結(jié)..........36

第五章 高爐煉鐵多目標(biāo)優(yōu)化控制模型研究.......... 37

5.1 高爐煉鐵多目標(biāo)優(yōu)化控制原理.........37

5.2 高爐煉鐵多目標(biāo)優(yōu)化控制理論基礎(chǔ)........39

5.3 高爐煉鐵多目標(biāo)優(yōu)化控制算法.........41

5.4 高爐煉鐵多目標(biāo)優(yōu)化控制模型的設(shè)計(jì)....43

5.5 本章小結(jié)..........45