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。     

入炉碱负荷与焦炭劣化的关系

为了研究首钢高炉入炉碱负荷与炉内焦炭劣化的关系,利用碱金属循环富集模型计算碱金属在高炉内的最大富集量及在高炉内部不同部位的分布,然后进行焦炭在不同浓度碱蒸气下的熔损试验,通过反推计算最终得到了在不同入炉碱负荷情况下焦炭劣化的程度。结果表面,钾和钠在首钢高炉内最大的富集量分别为34.89和7.44kg/t,炉内焦炭已经发生严重劣化,反应性CRI为53.14%,反应后强度CSR为61.69%。要想控制住碱金属对首钢高炉的危害,入炉K2O和Na2O质量必须分别限制在0.48和3.11kg/t以内。     

高富氧喷煤高炉内焦炭质量劣化初探

实验表明，高炉高富氧喷煤条件下，炉内的温度分布，矿焦比，煤气成分与流量对焦炭的溶损量和热强度影响显著。煤气中ＣＯ或Ｈ２含量增加，会提高焦炭的溶损率和粉化程度；反应温度和矿焦比升高也有相同的结果。     

焦炭溶损对高炉冶炼的影响和焦炭高温性能讨论

分析了焦炭反应性CRI和反应后强度CSR指标相差很大的焦炭在国内外高炉能够使用的原因。通过焦炭溶损反应对高炉还原、热交换和焦炭溶损劣化的作用分析,提出了一些焦炭热性质及其质量指标,供高炉操作和炼焦配煤参考。     

CO2和H2O对焦炭强度及微观结构的影响

高炉喷吹富氢燃料是减少碳排放的有效措施之一,但喷吹富氢燃料产生的H₂O会造成焦炭的劣化。对比分析了不同温度下焦炭与CO₂和H₂O反应过程中,焦炭强度、两者的交互作用及微观结构的变化。分析结果表明:与H₂O反应溶损率SLR约为与CO₂反应SLR的2～5倍,温度升高,二者SLRR差距缩小;焦炭反应后强度CSRR随着温度的升高而降低,且SLR与CSR呈现负相关性;当H₂O/CO₂>1时,焦炭与C0₂-H₂O反应产生明显的交互作用;无论是焦炭与CO₂还是与H₂O发生溶损反应,微观形貌均表现为边缘部位溶损更严重;相比与CO₂反应,焦炭与H₂O反应在边缘更为剧烈,但内部气孔破坏较小。     

高钛型钒钛磁铁矿冶炼条件下焦炭在高炉内的性能变化

对取自现场的人炉焦和风口焦进行了受热力作用、碳素溶损、矿物质侵入（TiO2、碱金属）、渣铁侵蚀等方面的研究,基本弄清了在高钛型钒钛磁铁矿冶炼条件下,焦炭在高炉内的蚀损情况。研究结果表明：随着炉料中碱负荷的增加,焦炭的反应性升高、反应后强度降低;在钒钛磁铁矿冶炼条件下,高炉内焦炭的开始反应温度平均为862℃,焦炭剧烈反应温度平均为1266℃;焦炭的气化反应仍为主要蚀损,渣铁中TiO2的存在对焦炭有一定的保护作用。     

焦炭溶损反应起始温度对高炉碳素消耗的影响

利用生产高炉冶炼参数,计算得到不同焦炭溶损反应起始温度下的高炉操作线,分析了焦炭溶损反应起始温度对高炉冶炼和技术经济指标的影响。结果表明：焦炭溶损反应起始温度对高炉操作参数有显著影响。随着焦炭溶损反应起始温度的降低,高炉还原剂消耗降低,炉顶煤气利用率提高,直接还原度降低。     

高温热处理对焦炭基质溶损反应性与微观结构影响

为探究高炉高温区域焦炭劣化机制，采用热分析法研究高温热处理对焦炭基质溶损反应的影响，并采用N₂吸附、XRD、Raman光谱等方法探究了焦炭在高温条件下微观结构的演变规律。结果表明：经高温热处理后，焦炭溶损反应速率整体降低，特征反应速率最低值对应的热处理温度为1 300～1 400℃;焦炭微晶堆垛高度增大，芳香片层间距降低，结合Raman光谱特征参数推测焦炭多环芳香结构向石墨化结构转变；焦炭的孔容积和平均孔径先降低后升高，孔隙结构剧烈变化温度与焦炭中矿物质熔融反应温度及反应性转变温度重叠度较高。推测认为升温条件下焦炭中矿物质/碳基质化学反应与物理聚集/运动作用促使焦炭孔隙堵塞与再次开放，造成了焦炭基质特征溶损反应速率出现上述波动。     

不同温度溶损反应后焦炭的热性质

研究了4种不同热态性能的工业焦炭在不同温度(900℃、1 000℃、1 100℃、1 200℃)溶损反应后的热性质。研究结果表明:焦炭PRI与CRI指标具有相关性,CRI越大,PRI越高,但对于高反应性焦炭(CRI35%),高温PRI反而相对较低;多温度点测得焦炭热性能指标能够更加准确地反映焦炭的综合热性质的差异;碳素溶损率超过30%后,焦炭的溶损劣化趋势加剧,焦炭结构强度迅速降低。     

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。