焦炭气孔结构对热性能指标的影响

通过40kg试验焦炉炼焦试验，研究了焦炭气孔结构对热性能指标的影响。结果表明，随着气孔率及焦炭平均气孔直径的增加，焦炭反应性增加，反应后强度下降，热性质恶化；随着焦炭平均气孔壁厚度的增加，焦炭反应性降低，反应后强度提高，热性质改善。配煤结构、炼焦条件、熄焦方式等是影响焦炭气孔结构的主要因素。     

高炉风口焦炭的形貌与冶金行为

 为了研究焦炭在风口区域的劣化过程,获取高炉风口区及风口区边缘焦炭样品,利用显微分光光度计和扫描电镜对焦炭与氧化性气体、炉渣和铁水的反应界面形貌与生成物进行了检测,分析了焦炭在风口区的冶金行为。研究结果表明,氧化性气体会以消耗碳元素方式侵蚀焦炭基质,炉渣则会进入焦炭气孔和裂纹中,通过反应、冲蚀和挤压气孔壁的方式瓦解焦炭。铁水主要通过渗碳作用侵蚀焦炭,残留的灰分会覆盖气孔壁表面,阻碍化学反应进行。风口区的焦炭已经高度石墨化,呈现大量片状石墨结构,微观结构的改变导致焦炭强度降低,最终瓦解粉化。焦炭内部的灰分、炉渣颗粒会与炉渣融合,形成终渣。     

焦炭气孔结构对热性能指标的影响

通过40kg试验焦炉炼焦试验，研究了焦炭气孔结构对热性能指标的影响，研究表明，焦炭气孔率、平均气孔直径、平均气孔壁厚度等，对焦炭热性能指标影响很大。配煤结构、炼焦条件、熄焦方式等是影响焦炭气孔结构的主要因素。     

锌对焦炭热性能的影响

锌是高炉的有害元素之一,其循环富煤会严重影响高炉稳定顺行。介绍了高炉中锌的主要来源和锌的主要氧化物ZnO的还原形式。针对锌元素对焦炭热性能的影响,设计了两种实验方案。一种方案是将焦炭置于锌蒸气的环境中进行吸附实验后,对其进行微观分析和热性能检测;另一种方案是在存在锌蒸气的情况下,通入CO2进行溶损反应后测定其热强度。两种实验结果表明:锌蒸气在焦炭上吸附能力很弱,不能与焦炭发生化学反应。只有在气氛中锌蒸气分压高时,温度降低时锌蒸气会冷凝附着在焦炭上,接触空气后氧化得到吸附有ZnO的焦炭。吸附ZnO的焦炭由于ZnO的催化作用使焦炭反应性升高,反应后强度降低。锌蒸气对焦炭热性能不会产生影响。     

提高焦炭热态性能的途径和措施

对焦炭热态性能的原因从煤的成因、煤的反射率分布和显微组成以及焦炭的光学组织进行了分析。探讨了不同煤种所形成焦炭热性能的差异,提出了解决焦炭热态性能的途径和措施。     

ZnO对焦炭气化反应的影响及动力学分析

为了研究ZnO对焦炭气化反应的催化作用,采用热重分析法(TGA)对不同ZnO质量分数的两种焦炭(Coke A和Coke B)气化反应进行对比研究。结果表明,在一定ZnO质量分数范围内,随着ZnO质量分数的增加,其对焦炭气化反应的催化作用越明显。通过对比特征温度,发现ZnO对Coke B气化反应的影响较明显。从碳转换速率(DTG)曲线中发现,添加ZnO后的焦炭气化反应速率从开始反应温度到950℃左右呈升高趋势,氧化锌质量分数越高,反应速率越快,950~1056℃时反应速率趋于稳定,之后再次呈上升趋势。利用Kissinger-AkahiraSunose(KAS)模型计算动力学参数,发现添加ZnO使焦炭气化反应活化能降低。     

焦炭反应性和反应后强度的关系及影响因素研究

为了预测焦炭在高炉中的反应行为,对莱钢大量的焦炭进行了检测及数据的分析,说明焦炭反应性与反应后强度之间有良好的负相关性;对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比,建议企业在保证焦炭的冷态强度合格的同时更要关注焦炭的热态性能指标;对影响焦炭热性能指标的水分、熄焦方式及配煤结构等因素进行了试验研究,指出焦炭水分稳定在较低水平上可以提高焦炭的热性能;干法熄焦可以显著改善焦炭的热性能;验证了配煤结构及煤质性能对焦炭热性能有根本影响。     

ZnO对焦炭与CO2反应的影响

摘要：锌作为有害元素,在高炉内循环富集给生产带来了一系列不利影响。采用醋酸锌水溶液浸泡法向焦炭中添加ZnO,研究了ZnO对焦炭与CO2反应的影响,采用3D光学数码显微镜对焦炭进行了微观观察,并对反应后焦炭表面形成物进行了XRD分析。结果表明,ZnO对焦炭与CO2反应有一定的催化作用,但焦炭表面的ZnO含量过高会降低其催化作用,其主要原因是ZnO和焦炭灰分中的SiO2很容易形成Zn2SiO4,并会在焦炭表面形成一层壳状物,堵塞焦炭气孔,阻碍焦炭与CO2的进一步反应。此外,锌蒸气较CO2更容易进入焦炭内部,并在其中发生还原与氧化循环反应,对焦炭内部结构造成破坏,从而影响焦炭反应后强度。     

ZnO对焦炭与CO_2反应的影响

锌作为有害元素,在高炉内循环富集给生产带来了一系列不利影响。采用醋酸锌水溶液浸泡法向焦炭中添加ZnO,研究了ZnO对焦炭与CO_2反应的影响,采用3D光学数码显微镜对焦炭进行了微观观察,并对反应后焦炭表面形成物进行了XRD分析。结果表明,ZnO对焦炭与CO_2反应有一定的催化作用,但焦炭表面的ZnO含量过高会降低其催化作用,其主要原因是ZnO和焦炭灰分中的SiO_2很容易形成Zn_2SiO_4,并会在焦炭表面形成一层壳状物,堵塞焦炭气孔,阻碍焦炭与CO_2的进一步反应。此外,锌蒸气较CO_2更容易进入焦炭内部,并在其中发生还原与氧化循环反应,对焦炭内部结构造成破坏,从而影响焦炭反应后强度。     

焦炭反应指数和溶损反应起始温度的测量方法研究

通过热重试验对不同焦炭的反应性指数及溶损反应起始温度进行了检测,根据焦炭溶损反应起始温度与焦炭反应性指数之间关系的分析,提出了一种通过焦炭溶损反应起始温度来评价焦炭高温性能的新方法,并与国标焦炭热反应性指数的试验方法和结果进行了对比,新方法具有操作方便、结果准确可靠的优点.     

PbO对高炉原燃料冶金性能影响的分析

铅作为高炉原料中的一种微量元素,在高炉内循环富集会对高炉冶炼产生一系列不利影响。为了明确PbO对原燃料冶金性能的影响,通过气相吸附法制备不同铅含量的烧结矿、球团矿和焦炭样品,采用扫描电子显微镜对反应前后的富铅样品进行微观分析,研究富铅后原燃料冶金性能的变化。结果表明,铅以PbO的形式吸附在烧结矿、球团矿和焦炭的表面和孔隙中;PbO对烧结矿和球团矿还原以及焦炭的气化反应起到一定的催化作用,当表面吸附的铅含量较高时,会降低其催化作用,但对焦炭反应后强度影响不大。     

捣固焦与顶装焦性能差异探析北大核心

从机械性能和热态性能方面对比了顶装焦与捣固焦的主要性能差异,并从成分和结构两方面分析了造成这些差异的原因。分析发现,顶装焦的机械性能和热态性能均优于捣固焦;两种焦炭在成分和结构上均存在差异,这些差异是导致其性能差异的原因。捣固焦相对于顶装焦灰分较高、灰分中碱性氧化物高、裂纹多、气孔多、气孔壁薄、各向同性多,这些是导致其机械性能和热态性能低于顶装焦的主要原因。     

捣固焦与顶装焦性能差异探析

从机械性能和热态性能方面对比了顶装焦与捣固焦的主要性能差异,并从成分和结构两方面分析了造成这些差异的原因。分析发现,顶装焦的机械性能和热态性能均优于捣固焦;两种焦炭在成分和结构上均存在差异,这些差异是导致其性能差异的原因。捣固焦相对于顶装焦灰分较高、灰分中碱性氧化物高、裂纹多、气孔多、气孔壁薄、各向同性多,这些是导致其机械性能和热态性能低于顶装焦的主要原因。     

武钢5号高炉风口焦炭质量研究

通过对武钢5号高炉入炉焦和风口焦的平均粒度、孔隙率、显微结构、形貌的比对分析,研究了风口焦炭的平均粒度、气孔、显微组分、形貌的变化趋势。结果表明:风口焦炭的平均粒度沿炉墙向炉芯的方向有越来越小的趋势,并且越接近炉芯位置焦炭的孔隙率越低,平均孔径越小,平均壁厚越大;形貌分析表明:焦炭在高炉内熔损反应的过程中,气孔边缘的焦炭,随着气孔的逐渐变大而破损脱落,因此认为,在今后的配煤炼焦过程中,需要提高焦炭气孔大小的均匀性,避免由于气孔的不均匀而导致焦炭破裂。     

ZnO陶瓷/金属Cu钎焊接头残余应力计算

采用热弹塑性有限元分析方法,计算了方形ZnO陶瓷与金属Cu钎焊接头中残余应力的大小和分布。发现结果如下:ZnO陶瓷与金属Cu钎焊后会在接头中产生残余应力,其中ZnO陶瓷侧垂直于钎焊界面方向的轴向拉应力是影响ZnO/Cu接头性能的主要因素,轴向拉应力的最大值出现在ZnO陶瓷表面边缘靠近钎焊界面处,当钎料层厚度为0.3 mm时,拉应力在ZnO陶瓷表面边缘距ZnO/钎料层界面0.6 mm处有最大值69.75 MPa。通过钎料层不同厚度的比较计算得出,合适的钎料层厚度能降低ZnO/Cu接头的残余应力,钎料层厚度为0.1 mm时,ZnO陶瓷侧拉应力峰值最小,为30.82 MPa。此外,采用单一缺陷模型计算了钎料层中气孔缺陷的存在对ZnO陶瓷与金属Cu钎焊接头残余应力的影响。计算结果显示,气孔缺陷位于ZnO/钎料层界面时残余拉应力峰值为95.5 MPa,气孔缺陷位于Cu/钎料层界面时残余拉应力峰值为107.2 MPa,拉应力峰值相对无缺陷模型均有大幅升高。     

焦炭微晶结构特性研究

选取23个单种煤进行了焦炭性能的影响因素研究,在20 kg试验焦炉中进行炼焦试验,并进行焦炭质量分析试验.通过23个单种煤焦炭的X射线衍射图,计算焦炭微晶结构参数,研究焦炭微晶结构特性与焦炭宏观性能关系.结果表明:焦炭气孔壁最基本单元--微晶结构是影响焦炭宏观性能的最本质因素.焦炭微晶结构与炼焦煤的煤化度关系密切,致密度和单元大小在煤岩镜质组反射率Rr为1.2%左右达到最大值.     

锌对焦炭冶金性能的影响

 为了探究锌对焦炭冶金性能的影响规律和机理,对焦炭进行了不同锌质量分数下的吸附,并依据国标开展了焦炭反应性及反应后强度检测试验。结果表明,锌对焦炭的气化反应有正向催化作用,同时会导致反应后强度下降。通过光学显微镜、X射线衍射及BET比表面积检测,分析了负载锌后焦炭的微观形貌、微晶结构和气孔演变规律,发现锌会侵蚀焦炭基质,具有扩孔作用。最后运用第一性原理计算对锌的催化机理进行了解释。     

新型含硼季铵盐对焦炭热态性能的改善研究

 以含硼季铵盐（N-甲基溴代十二烷基二乙醇胺硼酸酯）作为新型焦炭劣化抑制剂,考察其对焦炭的热态性能改善影响,并对焦炭结构和形貌进行表征,初步探讨了含硼季铵盐改善焦炭热态性能的机理。结果表明：喷洒含硼季铵盐溶液后焦炭热态性能指标得到明显改善,1.0%的含硼季铵盐能使焦炭反应性CRI降低8.69%,反应后强度CSR提高7.94%,焦炭表面积、气孔直径和深度显著减小,减弱了二氧化碳对焦炭的侵蚀劣化作用,这为改善焦炭性能指标开拓了新途径。     

高炉内兰炭与焦炭之间的交互作用

通过热重分析实验和模拟氧气高炉中炉料反应行为,探究兰炭和焦炭的反应性,以及兰炭和焦炭之间的交互作用.热重实验结果表明,兰炭反应性优于焦炭,兰炭在加热过程中出现2个DTG峰值,第1个峰值是由于兰炭的二次热解,第2个是由于热解和气化耦合反应.在加热到800 ℃之后,兰炭和焦炭之间存在交互作用,并且随着升温速率的增加,交互作用增强.在高炉炉况下,兰炭的加入能够减少焦炭的反应和焦炭粉化程度,降低CO₂和H₂O气体对焦炭气孔壁的侵蚀作用,降低大孔的生成,从而对焦炭起到保护作用.      

鞍钢朝阳钢铁高炉风口内径向取样分析

 为了解炉内渣铁分布以及径向焦炭性能劣化状况,对朝阳钢铁公司1号高炉取样设备组成、现场安装以及风口内部径向取样过程进行了说明。对所取风口焦的成分、粒度组成、热态性能等进行检测,并对所取不同部位风口焦微观结构及石墨化程度进行分析,结果表明,1号高炉风口回旋区长度为1.7 m,风口焦平均粒度为16.12 mm,热态反应后强度为12.30%。对比鞍钢本部其他在产高炉,明显存在着回旋区长度偏短、风口焦粒度较小及热态性能较差等问题,焦炭性能较差是影响高炉稳定顺行的重要原因之一。