炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

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900～1 000℃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3～4 h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1 000℃)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CO_2混合炭化气氛中,CO_2与CO体积比(V(CO_2)/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3 500 N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。     

铁矿粉对铁焦性能的影响及机理

为促进铁焦的工业化应用,利用40 kg试验焦炉制备铁焦,研究了铁矿粉成分、配比对铁焦灰分、硫分、机械强度、热反应性等性能的影响,利用热重分析了铁焦的碳溶损反应,并利用SEM扫描电镜和光学显微镜对铁焦的微观形貌和光学组织进行了分析。结果表明,添加铁矿粉,铁焦的灰分明显增加,硫分变化不大,机械强度降低,热反应性提高,反应后强度降低,添加配比不宜超过10%;铁矿粉具有催化焦炭与CO_2反应、降低起始反应温度的作用,铁质量分数越高,催化性越强;炭化还原后得到的金属铁及铁氧化物以不规则的尺寸和形态分布在铁焦气孔壁和碳基质中,充当催化中心和裂纹中心作用,导致CRI上升,CSR降低。     

铁焦制备与高炉应用的研究进展

 钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO₂减排。综述了国内外铁焦制备与应用的研究进展,主要包括铁焦的制备工艺和高炉应用。归纳了各种铁焦制备工艺的特点。同时提出并研究了矿煤压块-竖炉炭化-高炉应用的冷压型铁焦制备与应用新技术。重点进行了冷压型铁焦的制备及冶金性能优化、高炉应用冷压型铁焦等试验研究。冷压型铁焦制备适宜的工艺条件为,质量分数为30%铁矿粉、45%烟煤1、10%烟煤2、10%烟煤3、5%无烟煤、5%沥青类黏结剂B混合加热至60 ℃,并进行冷压成型;成型压块再经竖炉1 000 ℃炭化4 h;获得抗压强度3 977 N、I型转鼓强度77.7%、反应性69.7%、反应后强(固定气化溶损量20%)42%的优质铁焦。高炉综合炉料中添加质量分数20%~30%冷压型铁焦,综合炉料熔滴性能明显改善。以上研究为铁焦实现工业化生产与低碳高炉炼铁应用提供了参考。     

炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验

 在加拿大铁矿粉配比为10%的条件下,系统研究了炼焦工艺条件（堆积密度、升温速度和焖炉时间）对铁焦性能（气孔率、机械强度、热性质和铁矿石还原程度）的影响。结果表明,炼焦工艺条件对铁焦性能的影响显著：堆积密度为1.1 t/m3时,铁焦的性能最佳;升温速度为2.5 ℃/min时,焦炭的机械强度和热性质最佳,而铁矿石还原程度随升温速度的提高而增大;焖炉时间为120～150 min时,铁焦的各种性能均最佳;改变炼焦工艺条件可以得到具有不同性能的铁焦。     

聚丙烯腈(PAN)基预氧丝的炭化工艺研究

利用正交实验,探索了PAN基预氧丝的炭化工艺条件,重点讨论了升温速率、炉内气压和张力大小对最终获得的聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)性能的影响,结果表明,在1000℃采用适宜的炭化工艺条件炭化时,可制得拉伸强度(σ)为2.79 GPa,拉伸模量(E)为278.8 GPa的PAN-CF。     

自热式直接加热生产炭化稻壳新工艺

该工艺采用具有固定床的坚式旋风炭化炉，利用稻壳自身热解产物燃烧放热直接加热稻壳使其炭化，不需外加燃料；热解产物完全燃烧后火焰温度可达1400℃以上，可用于锅炉生产蒸气或直接引入工业窑炉取代燃煤；炭化炉内呈还原性气氛，产品固定碳含量高，炉内无机械搅动，产品颗粒整齐；出炉产品采用连续风冷，产品不含水分；连续机械化生产、生产率高，劳动强度低；采用二次助燃风和除尘器将烟气中的可燃成分与微小碳粒烧掉、烟囱出口烟气颜色为林格曼一级（无色透明），尘浓小于200mg／m3达到环保要求。     

碳铁复合低碳炼铁炉料制备与应用研究

在未来相当长一段时期内，高炉-转炉流程仍是钢铁生产的主导流程。高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键环节。碳铁复合炉料新技术是当前最可能实现的低碳高炉炼铁技术。阐明了高炉使用碳铁复合炉料低碳冶炼的原理，系统研究了碳铁复合炉料的制备、冶金性能优化、对含铁炉料还原过程的影响以及对高炉综合炉料熔滴性能的影响及其机理，形成了完整的竖炉法碳铁复合炉料制备和应用技术。结果表明，碳铁复合炉料制备工艺优化条件为15%铁矿B、55%烟煤A、10%烟煤B、20%无烟煤C，压块温度为300℃，1000℃炭化4h，此条件下碳铁复合炉料抗压强度达4970N，反应性为61. 08%，反应后强度达51. 23%；混装10%碳铁复合炉料，1100℃还原时球团还原率提高7. 69%；随着碳铁复合炉料添加量的增加，综合炉料软化区间从206. 3℃增加到218. 9℃，熔化区间从171. 1℃降低到124. 8℃，滴落率先升高后降低，透气性改善，综合炉料中碳铁复合炉料添加量不宜超过焦炭的30%。     

热解制备芦竹半焦基础性能分析

为了研究低温热解炭化后芦竹半焦的基础性能，利用中温管式炉，选取4个热解温度(350、450、550和650 ℃)制备芦竹半焦，研究了芦竹失重率、化学组成、微观形貌、燃烧性和反应性的变化。研究发现，热解炭化后的芦竹半焦挥发分大幅降低，固定碳含量大幅增加，形成了较发达的孔隙结构，半焦的燃烧性和反应性也随着热解温度和热解时间的变化而改变，350～450 ℃是热解的剧烈反应区间，挥发分大量逸出；热解温度大于450 ℃后，芦竹失重率、微观形貌、燃烧性和反应性变化不大。     

碳铁复合低碳炼铁炉料制备与应用研究

在未来相当长一段时期内,高炉-转炉流程仍是钢铁生产的主导流程。高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键环节。碳铁复合炉料新技术是当前最可能实现的低碳高炉炼铁技术。阐明了高炉使用碳铁复合炉料低碳冶炼的原理,系统研究了碳铁复合炉料的制备、冶金性能优化、对含铁炉料还原过程的影响以及对高炉综合炉料熔滴性能的影响及其机理,形成了完整的竖炉法碳铁复合炉料制备和应用技术。结果表明,碳铁复合炉料制备工艺优化条件为15%铁矿B、55%烟煤A、10%烟煤B、20%无烟煤C,压块温度为300℃,1 000℃炭化4 h,此条件下碳铁复合炉料抗压强度达4 970 N,反应性为61.08%,反应后强度达51.23%;混装10%碳铁复合炉料,1 100℃还原时球团还原率提高7.69%;随着碳铁复合炉料添加量的增加,综合炉料软化区间从206.3℃增加到218.9℃,熔化区间从171.1℃降低到124.8℃,滴落率先升高后降低,透气性改善,综合炉料中碳铁复合炉料添加量不宜超过焦炭的30%。     

铁焦与铁矿石混装对高炉初渣形成的影响

 软熔带的形状和位置是影响高炉稳定运行的关键因素之一。研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。针对综合炉料进行研究,结果表明,铁焦的加入导致试样的变形开始温度降低,这是由于在较低温度下铁焦即开始与CO2反应,增加了煤气中的CO浓度与平衡浓度的差值,加速了铁矿石的间接还原。铁焦的加入一般使软化结束温度升高、滴落温度下降,使得软熔区间大幅度收窄,表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。加入铁焦还使滴落熔铁中的碳含量明显提高。优先考虑对料柱透气性的影响,建议使用加入20%(质量分数)矿粉A的铁焦。     

贫瘦煤为主制备型焦的工艺方案

 研究了以玉舍贫瘦煤为主要煤种制备型焦的工艺方案,利用正交试验考察了成型煤粒度组成、贫瘦煤配入比例、炭化速率、炭化时间、炭化终温等工艺条件对型焦质量的影响。通过对型焦质量检测结果比较分析,结果表明,最佳的工艺条件为：成型煤粒度小于1mm,贫瘦煤配入比例70%,炭化速率4℃/min,炭化时间4h,炭化终温900℃,此时制得的型焦符合国家二级冶金焦的要求。     

铁矿粉对铁焦炭化过程体积演变的影响

摘要：为了研究铁矿粉对铁焦炭化过程中体积膨胀 收缩机制的影响，采用高温热台显微镜、Image pro plus软件、扫描电镜、XRD等先进的表征手段解析了不同铁矿粉及其添加量对铁焦成焦过程的宏观体积、微观结构和矿物组成的影响。研究结果表明，随着铁矿粉添加量的增加，铁焦炭化过程中的体积收缩量逐渐减小。相同铁矿粉添加量时，铁矿粉种类对铁焦炭化过程中的体积演变影响较小。炭化过程中铁焦内含铁矿物由Fe2O3逐渐还原为金属Fe，但不同铁矿物还原后在铁焦内的分布规律有所差异。     

气基竖炉工况焦炉煤气甲烷改质行为试验

 利用焦炉煤气+气基竖炉生产优质海绵铁,可延伸焦化行业产业链,同时可促进中国废钢/海绵铁—电炉短流程发展,改变钢铁行业能源、产品结构。针对典型焦炉煤气,通过基础性试验研究了在气基竖炉工况下,温度、H2O和CO2配比,高温海绵铁载体对焦炉煤气中甲烷改质行为的影响。研究结果表明,提高温度有利于焦炉煤气中甲烷的改质反应,1000℃时改质后有效还原气体体积分数最高可达80%;热态海绵铁对焦炉煤气改质有催化促进作用,可提高CO2参与改质反应比例至84.9%、H2O参与反应比例至100%;CO2配入体积分数2%～6%、H2O配入体积分数4%～10%为促进甲烷改质反应的适宜范围。     

添加铁矿粉对焦炭质量影响的研究

高反应性焦炭能够降低高炉焦比,减少CO2的排放量,改善高炉内铁矿石还原反应的反应效率。研究了在配合煤中添加碱性铁矿粉和酸性铁矿粉炼焦,铁矿粉的配入量对焦炭热性能的影响规律。试验结果表明,随着铁矿粉配入量的提高,焦炭的反应性增大,随后增幅放缓,且添加碱性矿粉的焦炭反应性高于添加酸性矿粉的焦炭,反应后强度与机械强度均有明显劣化;焦炭的灰分增大、硫含量逐步下降;焦炭的各向异性指数不断下降。     

高碱度烧结矿还原特性分析

阐述了高碱度烧结矿的特性，由于扩散在还原过程中的作用，富氏体的还原，使得这种烧结矿的还原性和强度明显优于自熔体性烧结矿，因而提高碱度是原料冶金性能和降焦增铁的主要措施。     

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。     

结焦时间对冶金焦热态性能的影响

焦炭的质量主要取决于配合煤质量和炼焦操作。配合煤质量和炼焦加热温度对焦炭质量的影响已有详尽论述，但结焦时间对焦炭质量的影响还没有深入的研究。塔塔钢厂的实验表明．焖炉可提高焦炭的平均尺寸和焦炭结构的致密性。焦炭经重大的结构变化．使其各向同性结构减少．粗粒和细粒镶嵌结构的数量增加。孔径减小。随着结焦时间的延长，焦炭的热态性能。即焦炭反应性（CRI）和反应后强度（CSR），均得到提高。     

焦炭低浓度燃烧及碳素溶损反应的模拟研究

通过连续热反应装置,考察不同焦炭粒度在低O2及CO2浓度下随温度下的失重行为,并采用此装置对干熄焦过程焦炭的烧损行为进行分析研究。结果表明,焦炭的燃烧反应和碳素溶损反应的起始温度约分别为550和800℃,且随着焦炭粒度的降低以及温度、O2、CO2浓度的提高,焦炭的损失质量均会增加;同时通过对TG、DTG曲线的分析,得到焦炭在低浓度燃烧反应的动力学参数。利用连续热反应装置,能较好地模拟干熄炉内焦炭在不同温度区域、气相组成以及红焦燃烧和碳素溶损的反应过程,为探讨工业上干熄焦炉内的焦炭烧损控制及其对焦炭质量的影响提供理论指导。