焦炭和无烟煤混合物的热性质研究

在实验室条件下,研究焦炭、无烟煤以及焦炭与无烟煤的混合物与CO2在高温下的气化反应作用机理及规律,为高炉混装粒煤冶炼提供理论参考。通过研究发现：混装一定量粒煤后,焦炭的起始反应温度和剧烈反应温度均有所提高,焦炭的反应性下降,反应后强度增加,说明无烟煤对焦炭的气化反应具有保护作用,而且对高反应性焦炭保护作用更加明显。     

钢渣对炼焦煤成焦后气化反应行为的影响

高反应性焦炭可降低高炉热储备区温度,提高高炉冶炼效率.钢渣中有大量的钙和铁,是理想的焦炭气化反应催化剂.在制备高反应性焦炭的过程中,钢渣在配合煤中的粒度和添加量会影响焦炭的反应性和反应后强度.本文从宏观动力学角度研究了钢渣对焦炭反应性和反应后强度影响的原因.细焦粉和粒度为3~6 mm的焦炭分别与CO2在950,1 100和1 250℃进行了气化反应.通过细焦粉的气化曲线确定了焦炭在各温度的本征初始气化速率(r0),通过粒焦炭的气化曲线确定了受内扩散影响的焦炭表观气化反应速率(rD).对反应效率因子(ηef)和西勒模数()的分析表明,焦炭基质反应性和气孔结构两者共同决定了焦炭反应性和反应后强度.     

重新认识高炉用焦炭与CO2的反应性

简要介绍了现行焦炭反应性试验方法的来源,主要表达焦炭在高炉内进入风口回旋区前抗CO2,气化能力以及反应后的抗粉化能力,是一种规范性试验方法。回顾了国内外对焦炭反应性的认识和变化,20世纪认为反应性表达焦炭在高炉抗CO2,的气化能力,反应性高反应后强度低对高炉生产不利。进入21世纪,新日铁提出反应性只是表达了焦炭的活性,认为提高反应性可以提高高炉反应效率,对高炉生产有利,不同时期认识水平不同认知也会完全相反。通过CO2,含量和反应温度对焦炭反应性影响试验和高炉碳平衡计算,分析了喷吹煤粉高炉内焦炭的行为．确定了焦炭进入风口回旋区前的反应失重率。提出现行国家标准“焦炭反应性及反应后强度试验方法”的反应性表达的是焦炭与CO2,反应的活性,高炉内焦炭反应失重率控制因素是矿石的还原性能和未燃煤粉率,与焦炭实验室测定的反应性无关。     

有害元素对焦炭气化反应的影响及展望

摘要：焦炭在高炉冶炼过程中起着重要作用，其中焦炭的气化反应直接关系到其热态强度，并影响高炉内部的透气透液性能。综述了高炉内焦炭气化反应的研究现状，并讨论了焦炭气化反应的评价方法；阐述了有害元素K、Na、Zn和Cl对焦炭气化反应影响的研究进展。指出现有研究多着眼于焦炭和纯CO2或水蒸汽的气化反应，并且冶金工作者对企业通用的焦炭气化反应的测定方法和标准存在不同的看法。K、Na、Zn和Cl均对焦炭气化反应起催化作用，其中K、Na和Zn的催化机理包括氧传递、层间化合物和电子转移3种理论。建议进一步模拟高炉实际气氛和温度条件开展焦炭气化反应的研究工作，并对Cl元素对焦炭气化反应的影响机理进行深入探索。     

钒钛矿冶炼高炉炉缸黏结物的矿相分布规律

摘要：焦炭在高炉冶炼过程中起着重要作用，其中焦炭的气化反应直接关系到其热态强度，并影响高炉内部的透气透液性能。综述了高炉内焦炭气化反应的研究现状，并讨论了焦炭气化反应的评价方法；阐述了有害元素K、Na、Zn和Cl对焦炭气化反应影响的研究进展。指出现有研究多着眼于焦炭和纯CO2或水蒸汽的气化反应，并且冶金工作者对企业通用的焦炭气化反应的测定方法和标准存在不同的看法。K、Na、Zn和Cl均对焦炭气化反应起催化作用，其中K、Na和Zn的催化机理包括氧传递、层间化合物和电子转移3种理论。建议进一步模拟高炉实际气氛和温度条件开展焦炭气化反应的研究工作，并对Cl元素对焦炭气化反应的影响机理进行深入探索。     

高炉块状带焦炭劣化机理

 模拟高炉块状带气流和温度条件,研究了粒度、熄焦方式和焦炭类型对焦炭劣化影响,以及高炉上部碱金属K2CO3和Na2CO3催化焦炭与CO2的反应机理。结果表明：小粒度焦炭和湿熄焦炭失碳率较高,产生的粉末量多;捣固焦炭在反应开始时劣化程度低于顶装焦炭,随着反应时间增加,劣化程度高于顶装焦炭;碱金属会与焦炭中的灰分形成催化复合物,导致焦炭与CO2反应的起始温度降低,破坏焦炭的微晶结构,失碳率增加,粉化加重;K2CO3的催化作用高于Na2CO3的催化作用。     

添加无烟煤对焦炭微晶和气孔结构的影响

根据焦炭的XRD谱图及SCHERRER'S 公式研究了添加无烟煤炼焦后焦炭的微晶结构参数的变化.试验结果表明:添加无烟煤可以促进焦炭中微晶的发展,使焦炭微晶结构参数La、Lc和石墨化度增大.利用氮气吸附方法分析了焦炭气孔结构的变化,结果发现:添加无烟煤炼焦后焦炭的微孔体积、比表面积和平均孔径都有显著的降低.根据FHH模型计算了焦炭的分形维数.结果表明:在焦炭中存在分形结构,添加无烟煤炼焦后焦炭的分形维数降低,焦炭表面变光滑.     

二次加热过程对焦炭结构及气化反应的影响

对原样焦炭、二次加热至1100℃的焦炭、二次加热至1300℃的焦炭进行X射线衍射分析、气孔结构和光学组织测试分析基础上,利用HCT-2型高温热重分析仪在CO2的气氛下进行焦炭气化反应实验。结果表明:随着二次加热温度的提升,焦炭的石墨化程度加深,原样焦炭、加热至1100℃、加热至1300℃的石墨化度r0分别是0. 004、0. 036、0. 169;焦炭的孔隙结构随着加热过程中灰分的迁移而改变;光学组织中活跃组分会随着温度的升高而减少;气化溶损严重程度依次是加热至1300℃原样加热至1100℃。综合上述石墨化度、光学组织成分测定结果和孔隙结构测定结果可知,焦炭的气化程度主要由孔隙结构主导。     

高炉内H2体积分数对焦炭气化反应的影响

 为了明确高炉富氢冶炼条件下焦炭的气化行为,利用高温模拟试验研究了高炉内φ(H₂)对焦炭气化反应和孔隙结构的影响,得到了不同φ(H₂)下矿石的还原与焦炭气化反应的关系、焦炭气化最严重的温度区间及焦炭微观孔隙结构的变化。研究结果表明,矿石的还原度和焦炭的失重率在升温过程中都逐渐增加。随着φ(H₂)的增加,焦炭的气化率增加幅度最大的温度区间逐渐向低温区移动,主要由于随着φ(H₂)的增加,矿石的还原反应逐渐趋向于在低温区进行,使得其在高温区产生的可供焦炭气化反应的CO₂和H₂O的总量降低;φ(H₂)由5%增加至10%时,焦炭的气化率增加幅度最大;随着φ(H₂)的增加,焦炭的平均壁厚逐渐降低,孔隙率、比表面积及总孔容都逐渐增加;焦炭大孔所占比例逐渐增加,焦炭气孔壁的薄壁结构所占比例逐渐增加。     

改进分段尝试法研究焦炭气化反应动力学

焦炭作为高炉炼铁的主要燃料,对高炉的正常运行以及高效冶炼发挥着至关重要的作用.伴随着现代高炉大型智能化的发展趋势,面对资源的不断消耗,用于冶炼优质冶金焦的原料逐渐减少,低质冶金焦引起了冶金工作者越来越多的关注.在测定高炉使用的焦炭基础理化特性后,通过对不同升温速率下不同质量焦炭与CO2的气化反应试验,采用分段尝试法建立...     

高炉入炉焦/风口焦微观结构与气化反应性对比

摘要：以同一座高炉2次休风所取的入炉焦和风口焦为研究对象,采用XRD、SEM EDS、N2吸附、热分析等方法比较分析不同样品的碳化学结构、碱金属富集程度、孔隙结构、CO2气化反应性,探究了焦炭在高炉中反应性变化程度和影响因素。结果表明：风口焦炭与入炉焦炭相比,气化反应性显著升高,比表面积增大,碳结构有序化程度升高,碱金属含量提高;金属钾在风口焦炭边部的存在形式以可溶性盐为主,在焦炭内部以钾霞石为主;入炉焦各部位差异较小,而风口焦边部、中部、芯部的气化反应性和结构性质存在显著差异,表明其各部位在高炉中所经历的气化反应过程不同;风口焦中碱金属含量为影响气化反应性的最主要因素,次要影响因素为碳化学结构和孔隙结构。     

燃料结构对烧结性能及综合效果的影响

 焦粉与无烟煤均可作为烧结燃料,产生烧结过程物理化学反应与发热作用的主要是碳素,由于价格因素无烟煤碳的性价比几乎是焦粉碳的2倍,有利于经济烧结。在攀钢钒原燃料条件下,开展了燃料结构与比例的系统试验并对试验结果进行综合评价。实验室试验表明,“25%焦+75%煤”综合效果最好,“50%焦+50%煤”次之,但这两种结构比例均优于单独使用焦或煤。工业试验表明,“15%焦+85%煤”综合效果最好,“85%焦+15%煤”次之,这两种搭配均优于单独使用焦。试验中发现,单独使用煤综合效果优于单独使用焦,且烧结矿矿物组成与结构及冶金性能基本不受影响。排除煤粉配比略高、脉石含量高的影响因素后仍然体现出明显的经济性,而综合效果不受影响。实验室烟气成分检测表明,单独用焦或煤或两者搭配使用,随着烧结时间的变化,其废气O₂、CO、CO₂含量曲线形状高度相似,表现出燃料结构与比例对烧结过程的燃烧与作用机理是相同的或差异甚微,不同的是废气成分含量有一定的差异但不大,表征燃烧效率与利用率φ(CO)/[φ(CO)+φ(CO₂)]比值相近或差异不大,这说明焦、煤可以互换或搭配使用,达到用煤经济性的目的。     

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The gasification behavior of different iron cokes was studied in laboratory by the means of thermogravimetry technique, the temperatures at which iron cokes start to react with CO2 were measured, and theoretical analysis was conducted with the FactSage thermodynamic software. The results show that the higher the metallic iron content in iron coke, the higher the gasification rate, and it increases with the increasing temperature; metallic iron can promote the decrease of starting temperature of gasification reaction, and the higher the metallic iron content, the more the decrease extent of gasification starting temperature; at the initial stage of gasification reaction, metallic iron in iron coke is oxidized by CO2, as a result, the weight of samples not only decrease but also increase.     

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

摘要：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。     

升温条件下冶金焦炭质量及CO2气化反应研究

利用红外气体分析仪对升温条件下焦炭的气化反应进行了研究。结果表明 ,焦炭的气化温度与其质量指标间有很好的相关性 ,它们与恒温条件下的得到的反应性指标不可相互代替。从模拟高炉的近似程度看 ,焦炭的气化温度优于其反应性。     

CO2对焦炭高温气化影响及微观结构分析

??In order to improve the metallurgical properties of coke in blast furnace smelting and reduce the melting loss of the material by CO2 to reduce the coke ratio?? the effect of CO2 on coke gasification in blast furnace was simulated in laboratory. The changes and specific surface areas of coke under different melting loss conditions were studied and calculated. The results shows that the specific surface area of coke is always increasing when the CO2 concentration is lower. When the CO2 volume fraction is high?? the specific surface area first increases and then decreases. Fourier transform infrared analysis shows that with the increase of CO2 volume concentration?? the macrocyclic aromatics in coke decrease?? and a large amount of gas is generated and volatilized from coke?? accompanied by the formation of other salts. Therefore?? under the condition of constant CO2 volume concentration?? with the increase of reaction time?? the specific surface area of coke increases?? the microstructure changes and the vibration peak of some groups shifts. As a result?? the coke is pulverized and the strength is lowered.     

Influence of Structure and Mineral Association of Tuyere-Level Coke on Gasification Process

Metallurgical and Materials Transactions B - The gasification properties of feed coke and tuyere coke were investigated by non-isothermal thermogravimetric method under CO2 atmosphere. The physical...