[发明专利]描述铁矿石烧结床层空隙度变化的计算方法

说明书

本发明公开一种描述铁矿石烧结床层空隙度变化的计算方法，所述的方法至少包括以下步骤：1)设定铁矿烧结过程中影响床层空隙度变化的主要因素；2)根据设定的主要因素对床层空隙度变化的影响计算得出描述床层孔隙率变化的综合计算式；3)将得出的综合计算式应用于烧结质‑热耦合过程数学模型，通过对比分析确定床层空隙度变化规律；本发明模拟烧结过程中各带空隙的变化规律，分析影响因素的敏感性，提升烧结质‑热过程数值计算的准确度。

技术领域

本发明涉及铁矿石烧结技术领域，尤其涉及一种描述铁矿石烧结床层空隙度变化的计算方法。

背景技术

铁矿石烧结的目的是把精矿粉在高温下熔结成矿块，以作为高炉炼铁的原料使用。作为目前最重要的生产人造富铁矿的造块技术之一，因对原料要求不像球团矿那么严格，所以烧结工艺得到了更为广泛的应用。据统计，全世界的高炉炉料中，烧结矿所占比重超过50％，而我国则占80％以上。

烧结生产是一个流动传质、传热反应、相变结晶等多过程参数强烈耦合的、多输入输出的、非线性的、大时滞性的复杂过程。这注定了深入揭示烧结过程的变化机理对于实现定值控制的重要性，然而，这一过程十分艰难。作为一种多学科通用的研究手段，数值计算方法能够突破人工智能“黑箱”式的研究思路，通过建立数学模型，由模型决定各控制回路的常数，避免了人们凭经验设定所带来的不确定性，进而达到最佳操作。

但是，对于烧结质-热过程的数值计算方法虽然经过了半个世纪的发展，但研究重点过于侧重于对床层内气-固换热的模拟，以及对物理化学反应机理的探索，而对于床层几何结构特性的变化的解析却不够深入。检索发现，现有的烧结质-热过程数学模型中，有将近一半的模型仅考虑了床层中的传热传质现象，而未考虑床层结构的变迁；而那些考虑了床层结构变迁的模型中，也存在机理揭示不够、假设过于简化、考虑因素不周、参数物理意义不明、参数取值缺乏理论依据等问题。可以说，现有的烧结质-热过程数学模型之所以仅适用于离线操作分析，与床层几何结构特性解析不够深入无不相关。因此，对于床层几何结构特性变化过程的研究还存在巨大的提升空间，尤其对于床层空隙度这一至关重要的床层几何结构参数而言。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种提升烧结质-热过程数值计算的准确度的描述铁矿石烧结床层空隙度变化的计算方法。

为达到上述目的，本发明一种描述铁矿石烧结床层空隙度变化的计算方法，所述的方法至少包括以下步骤：

1)设定铁矿烧结过程中影响床层空隙度变化的主要因素；

2)根据设定的主要因素对床层空隙度变化的影响计算得出描述床层孔隙率变化的综合计算式；

3)将得出的综合计算式应用于烧结质-热耦合过程数学模型，通过对比分析确定床层空隙度变化规律。

较佳的，所述主要因素为矿物熔融和固结过程中床层收缩率、从混合料到烧结矿转变过程中固体颗粒发生变异的形状因子、气固化学反应过程中颗粒体积变化的当量粒径中的一种或几种。

较佳的，所述根据主要因素对床层空隙度变化的影响计算得出描述床层孔隙率变化的综合计算式具体包括以下步骤：

1)根据设定的主要因素对床层空隙度变化的影响分别得出计算床层的空隙率的计算式；

2)通过耦合所有设定的主要因素对床层空隙度变化的影响的计算式计算得出描述床层孔隙率变化的综合计算式。

较佳的，所述根据设定的主要因素对床层空隙度变化的影响分别得出计算床层的空隙率的计算式的具体步骤为：

根据所述矿物熔融和固结过程中床层收缩率得出计算床层的空隙率的计算式为：