中文摘要：

COREX是现有熔融还原方法中的主要工艺流程，宝钢引进的C-3000是世界上迄今为止最大的非高炉炼铁生产装备。从目前实际的生产情况来看，存在着煤耗过高、预还原率偏低、焦炭用量偏高、粘结现象严重等问题。为了解决上述问题，拟研究不同煤质中有机官能基团的组分和数量、煤中金属元素的赋存形式和焦油催化转化机理，以解决煤种的选择和配煤的优化问题，提高块煤的利用率，减少焦油的产出；拟研究在熔融气化炉中,块煤裂化和成焦机理、产生物的组分、还原气氛对不同还原度块矿（或球团）深层还原反应过程，块煤所生成的焦炭和外部加入的焦炭在炉内劣化过程对炉况的影响，以减少焦炭加入量、降低煤耗、提高生产效率；拟研究熔融气化炉温度场和流场的数学建模方法、实际生产数据的统计建模方法和工艺参数优化算法，通过半物理仿真技术，为实际工业生产提供科学、可靠的依据。

结论摘要：

在项目执行期间，我们主要开展了4个方面的研究工作，取得的成果包括【1】在煤的物化机理研究方面，主要研究了COREX用煤的岩相结构、工业分析、官能团和金属元素种类和含量、及其与煤结构的相关性，并了解了煤裂解气化过程中官能团的转变和金属元素的影响；分析了不同煤质热解过程及机理，揭示了煤裂解过程中小分子气体生成物和有机官能团的关联；合成了不同Ca元素掺杂量的钙钛矿型燃煤催化剂La1-xCaxMnO3及系列Ni-Co系三元熔融盐催化剂，并系统研究了催化剂对大同煤热解过程的影响规律，催化剂有利于促进挥发分产生增加其产量，减少焦油产生，降低能耗。【2】在煤的裂解和成焦性能方面，完成了块煤及其与球团矿的高温裂解试验，发现兴隆庄煤成焦多为镶嵌结构，大同煤成焦多为类丝炭结构，分析了成焦的影响因素；通过不同位置风口试样的透气性指数的突变推测了风口回旋区的长度，建立了表征炉料透液性指数的计算公式；发现了块煤在熔融气化炉内形成(半)焦的高温强度差，在炉内粉化严重，建议未来COREX-3000减少块煤入炉量，合理匹配部分高温机械性能良好的块煤、低质焦炭和高质半焦。【3】在熔融气化炉温度场和流场数值仿真方面，建立了熔融气化炉自由空间内块煤传热传质过程的数学模型，研究了块煤速度、温度分布、挥发分析出规律及其粒径的影响；采用简化模型对风口回旋区内半焦的燃烧过程进行数值模拟，获得了风口回旋区的温度场和浓度场分布；建立了熔融气化炉移动床区域的二维数学模型，获得气相流场、气固相温度及气相组分的分布规律，并分析了移动床高度、氧气质量流量和海绵铁金属化率等参数的影响规律。【4】在生产质量建模方面，基于熵权模糊C方法建立了生产料单的聚类模型，对282个料单可自动聚类为3种类型；利用相同料单下的生产数据，通过偏最小二乘方法建立了冷煤气含量预测模型，可预先了解COREX的生产状态；基于动态时间弯曲方法建立了工艺参数的时滞模型，计算了相关工艺参数与直接还原铁金属化率的时滞关系，有效提高了预测模型的精度；利用决策树规则抽取方法建立了燃料配比模型，以知识规则的形式给出燃料配比与焦比之间的定量关系。 在上述研究内容的基础上，与宝钢研究院共同开发了平朔煤和菏泽煤，2010年直接经济效益达到958.8万元。申请专利11项，其中已授权的5项，发表论文40余篇。