溶损反应前后焦炭反射率及光学组织的比较

 为了解焦炭中各显微光学组织在溶损反应中的反应行为，对不同条件下溶损反应前后焦炭的反射率及显微光学组织组成进行了分析。试验表明，焦炭的反射率指标及光学组织组成与焦炭的反应性CRI、反应后强度CSR之间存在比较好的相关性。焦炭的平均最大反射率[Rmax]和光学各向异性指数Φ越高，各向同性光学组织越少，其CRI越低，CSR越高。经过1 100 ℃溶损反应后，焦炭的[Rmax]提高，各向同性光学组织含量减少，各向异性光学组织含量增加，说明各向同性的反应性高于各向异性。溶损反应温度提高到1 300 ℃以后，焦炭中各向同性的溶损反应量分别为1 100 ℃时的1.07～3.00倍，而各向异性的溶损反应量分别为1 100 ℃的1.22～8.58倍，且热性能越好的焦炭各向异性反应量增加得越多。     

碱金属(K)对焦炭不同光学组织气化规律的试验研究

在1100℃下,碳粉与无水碳酸钾反应会生成钾蒸汽,同时向管式炉中通入5L/min CO₂或者H₂O,使钾蒸汽和反应气体同时作用于焦炭2 h.实验完成后,对原始焦炭、无碱反应后焦炭和有碱反应后的焦炭进行光学组织鉴定.结果表明,在无碱蒸汽条件下,与各向异性组织相比,各项同性组织的反应性更高.但是,当钾蒸汽和CO₂或H₂O同时作用于焦炭后发现,各项同性组织的反应性却比各项异性组织的反应性低,这是因为各向异性组织对碱的吸附能力强,碱金属在其内部渗透能力较强,可能会生成更多的层间化合物,这对焦炭的气化反应具有催化作用.      

碱金属对焦炭热性能的影响

结合宣钢高炉碱害严重的问题,模拟高炉软融带,通过浸渍法使焦炭表面吸附不同浓度的碳酸钠和碳酸钾,在900℃、1000℃、1100℃、1200℃分别测定吸附碱金属后焦炭的反应性及反应后强度。结果表明：在实验的温度范围内,随着温度的升高焦炭的反应性越高,反应后强度越差。钾、钠对碳溶反应起正催化作用,焦炭中碱金属浓度越高,碳溶反应的速率就越快。     

高炉炉缸径向焦炭碱金属变化及其对焦炭性能影响的研究

利用风口焦炭取样机取得了整个高炉炉缸半径上的焦炭样品。分析了炉缸径向不同位置、不同粒径的焦炭的碱金属含量,得出:炉缸径向同一位置风口焦炭粒度由小至大的碱金属含量是升高趋势,且同一风口焦炭粒级,由炉缸边缘至中心,碱金属总体呈上升趋势。通过对炉缸焦炭、入炉焦炭光学组织及碱金属的对比分析,得出:入炉焦炭中的各向同性的组成相比于各向异性的组成在高炉内具有较强的抗碳溶损能力;迁钢1号高炉炉缸径向风口焦炭中各向同性的比例与其碱金属含量没有相关性。     

钾、钠对焦炭劣化作用

为了研究碱金属钾、钠对焦炭劣化作用的区别,首先将焦炭置于不同含量的钾、钠气氛下进行吸附实验,然后对吸附碱金属后的焦炭进行扫描电镜观察、能谱及X射线衍射分析和热态性能测试.由于钠更加容易以表面吸附的形式覆盖在焦炭表面,所以在碱蒸气质量比相同的气氛下,钠的吸附量要高于钾.表面吸附的碱金属对焦炭溶损反应有阻碍作用.在相同吸附量情况下,吸附钾后的焦炭中与碳化学结合的钾居多,反应性更高.另外,钾金属本身对焦炭破坏作用就很大,钾原子会插入碳层引起微晶多维膨胀,使焦炭微观组织产生破裂,并且这些新生的裂纹导致吸附钾焦炭与吸附钠焦炭在溶损方式上的不同.      

碱金属氧化物对焦炭热态性能的影响

采用在煤中添加矿物质的炼焦方式,考察了碱金属钾、碱土金属钙镁、过渡金属铁对焦炭高温反应性和反应后强度的影响。得出所添加的矿物质使焦炭的反应性升高,反应后强度降低,焦炭反应性与反应后强度呈一定的负相关关系的结论。     

碱金属对焦炭影响的试验

关于高炉内碱金属的危害,国内外进行了大量的研究和报道,但碱金属对焦炭影响的研究,国内还刚开始,特别是碱金属对焦炭的破坏机理和防止碱金属对焦炭危害的措施将是有待研究的重要课题。为探明碱金属对焦炭的影响,我们自制了焦炭加碱装置和焦炭反应性装置,通过焦炭加碱试验和加碱焦炭反应性试验,获得了粗浅的认识,其结果叙述如下:     

灰成分及光学组织对焦炭热性能的影响

根据唐钢现有配煤方案为基准,选取其中有代表性的焦炭为研究对象,研究灰成分及光学组织对焦炭热性能的影响。研究结果表明,焦炭灰成分变化对矿物质催化指数影响较大,焦炭的反应性随MCI(矿物质催化指数)的增加呈升高趋势,而焦炭的反应后强度随MCI的增加而降低;焦炭光学组织与各向异性指数的关系密切,焦炭的反应性随OTI(光学各向异性指数)的增加呈降低趋势,而焦炭的反应后强度随OTI的增加而升高。合理控制焦炭灰成分和光学组织的工艺参数对改善高炉内焦炭反应性和反应后强度有重要意义。     

焦炭高温反应特性研究

针对南钢两批焦炭,采用粒焦法、块焦法和组织结构法进行了实验。通过线性拟合分析实验结果,发现粒焦法和块焦法的高温反应特性符合良好,可以用粒焦法作为焦炭质量评价和控制指标。对两批焦炭进行定量分析,得出第一批焦炭的反应后强度更好,更能满足高炉炼铁骨架的支撑作用。利用粒焦法测得高温反应特性,探究工业焦炭高温反应特性与光学显微组织的关系,得出第一批焦炭光学各向异性程度与反应性呈正相关而反应后强度呈负相关,第二批焦炭结论相反。不同于单种煤焦炭的反应性随焦炭光学各向异性程度增大而减小,工业焦炭还会存在其他情况,在生产中需要具体问题具体分析。     

碱金属对高炉原料冶金性能的影响

通过分析碱金属在高炉内的还原和循环机理,研究了碱金属对焦炭、烧结矿、球团矿等原料冶金性能的影响。结果表明:随着碱负荷的增加,焦炭的CRI升高,CSR下降,当焦炭中碱负荷由0.0 kg/t升高到0.7 kg/t时,焦炭的反应性增加14.28%,反应后强度下降14.39%,可见少量的碱金属就能催化焦炭的气化反应;随着碱负荷的增加,烧结矿和球团矿的低温还原粉化率RDI-3.15和RDI-0.5升高,而RDI+6.3却迅速下降。严格控制烧结矿、球团矿、焦炭的碱金属含量是降低碱金属危害的根本措施。     

炼焦工艺对干煤和湿煤成焦质量的影响

为了更好地优化炼焦工艺,有效地改善配合煤炼焦的成焦质量,系统性地分析了炼焦工艺及干煤和湿煤炼焦对焦炭强度与反应性的影响.采用5 kg试验焦炉对多种工况下的干煤(水分低于3％)和湿煤(水分高于6％)分别进行炼焦试验.通过研究装炉煤的水分、干基堆密度以及装炉温度对干煤和湿煤成焦强度及焦炭反应性(CRI)的影响,并结合干煤和...     

焦肥煤配比对顶装和捣固焦性能的影响

为了解顶装焦和捣固焦在性能指标上的差异,利用300 kg试验焦炉研究了不同焦肥煤配比对顶装焦和捣固焦性能的影响规律。研究发现,焦肥煤配比由30%提高到60%,捣固炼焦可以改善焦炭冷热强度,且改善作用逐渐减弱;焦炭镶嵌结构体积分数逐渐升高,而同性结构体积分数逐渐降低;焦炭平均孔径逐渐升高,气孔率逐渐降低。焦炭的反应后强度随镶嵌结构体积分数的增大呈现升高趋势,而反应性随各向同性总和ΣISO体积分数的升高而升高。相同配煤结构情况下,捣固焦平均孔径偏低,气孔壁厚度增加,气孔率低约20%。     

炼焦煤成焦过程中显微结构形成行经的探讨

选取了三种不同变质程度的炼焦煤进行炼焦试验,控制炼焦终温在400～1100℃范围内,相隔一定温度进行一次试验,测定炼制的焦炭的显微组分,观察显微结构的变化。结果表明：随着炼焦终温的逐渐升高,焦炭光学组织指数OTI有所增加,增加的幅度逐渐变缓。说明在煤软化熔融形成小球体的阶段,对焦炭的显微结构的形成有着重要的影响,从而影响焦炭的质量。     

不同变质程度煤焦炭光学组织与冷热性能

 为研究煤的变质程度对焦炭光学组织的影响以及焦炭光学组织和冷热性能的关系,对30余种炼焦煤的镜质体最大反射率以及成焦后焦炭的光学组织和冷热性能进行测试。结果表明,焦炭的光学组织随炼焦煤的变质程度呈现规律性变化,镶嵌结构体积分数随镜质体最大反射率变化可分为快速增加、平稳和缓慢下降3 个阶段;∑ISO 体积分数随镜质体最大反射率的变化趋势与之相反。焦炭的冷热性能和光学组织体积分数之间可以建立回归方程,焦炭的反应性随着∑ISO体积分数的增加而升高,而反应后强度随镶嵌结构体积分数的增加而升高。回归方程用于指导炼焦生产后,经济效益显著。     

锌对捣固焦和顶装焦气化反应的催化作用

采用液相吸附法研究了不同温度、富锌量等条件对捣固焦和顶装焦气化反应的影响,并结合XRD、扫描电子显微镜和光学显微镜对比分析了锌对2种焦炭气化反应后的微晶结构、显微结构、孔结构的影响。研究结果表明,升高温度和增大富锌量均能使焦炭反应性增大,反应后焦炭强度减小。反应温度低于1 000℃时,锌对焦炭气化反应的影响较小,而在1 100℃时,2种焦炭的反应率随富锌浓度的增大快速增大,且富锌后顶装焦的反应率比捣固焦高约1%~2%。XRD分析表明,锌对焦炭有序化微晶气化反应的催化作用大于无序化微晶,从而导致气化反应后焦炭微晶片层的堆积高度减小,石墨化程度降低。结合扫描电子显微镜和光学显微全景图发现,锌在催化焦炭气化反应过程中孔壁变薄甚至消失,孔面积和孔直径增大,孔的贯穿连通程度加大,为锌蒸气的渗透和气化反应的动力学提供有利条件,导致反应进一步被加剧,但捣固焦较致密的孔结构使其在气化反应中具有优于顶装焦的抗锌催化能力。     

捣固焦高温气化反应特性

通过模拟高炉实际条件,研究了温度、富碱条件等对五种捣固焦气化反应的影响,并结合光学组织和微观气孔结构分析了捣固焦在高温下的碳溶反应规律。实验结果表明,反应温度升高和富碱均能较大地提高捣固焦气化反应失碳率。不富碱时,捣固焦气化反应失碳率随温度升高先缓慢增长而后急剧升高,在1000℃以下时反应较少;富碱后,四种捣固焦失碳率随温度升高先急剧升高而后趋于平稳,在1100℃时已达到最大值。捣固焦内部闭气孔比例较大,大气孔较少,微小气孔较多,局部存在盲肠状气孔,反应后大气孔和贯穿孔数量增加。除反应性最低的捣固焦A外,其他四种捣固焦以基础各向异性和粗粒镶嵌结构为主,在1000℃和1100℃时抗碱金属侵蚀能力较差.      

弱黏结性煤料粒度对其结焦性的影响

 将2种高变质程度的煤料（瘦煤、贫瘦煤）分别与肥煤按质量比3∶7配合,通过坩埚炼焦调整其粒度,考察焦炭的质量指标和微观结构随高变质程度煤料粒度的变化规律。研究表明,焦炭结构强度随高变质程度煤料粒度的减小而增大,焦炭的反应性和反应后强度也随煤料粒度的减小而提高。当高变质程度煤料粒度减小时,焦炭的光学组织构成未出现明显变化,但是焦炭的气孔结构变化显著。