添加铁矿粉对焦炭机械强度及反应性的影响

炼焦煤中添加不同粒度、比例及成分的铁矿粉制备高反应性焦炭,测定焦炭的转鼓强度、等温与非等温气化反应参数,综合评定添加催化剂对高反应性焦炭机械强度和气化反应的影响。配入铁矿粉后焦炭的机械强度有不同程度的下降,当添加比例小于10%时,焦炭的机械强度变化幅度较小;大于10%时,焦炭的机械强度大幅度下降;添加铁矿粉的成分和粒度均对焦炭机械强度有较大影响。添加铁矿粉的比例处于容惰范围内时,增加添加铁矿粉的比例、添加高品位铁矿粉或适当地减小添加铁矿粉的粒度均有利于降低焦炭的起始反应温度、提高低温反应指数。     

铁焦初始反应温度的降低及其机理

 在铁矿粉配比为10%的条件下,系统地研究了加矿粉、澳矿粉和鄂矿粉对铁焦的反应性、初始反应温度和活化能等的影响。试验结果表明,与传统焦炭相比,加矿铁焦、澳矿铁焦和鄂矿铁焦的初始反应温度明显降低,降低的幅度取决于铁矿粉的种类和性质;其原因是铁矿粉的催化作用使铁焦的活化能降低,也致使焦炭的反应性提高;初始反应温度、活化能和反应性三者之间具有良好的相关性。     

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.     

添加铁矿粉对焦炭冶金性能的影响

在炼制焦煤的过程中,加入不同比例和含量的铁矿粉能够帮助焦煤进行提炼,同时这些铁矿粉能够加速焦炭的反应,除此之外,温度和气压也是影响焦炭机械强度和反应性的要素,针对这些要素进行研究时,要采用控制变量法进行研究;有关实验也表明当添加少许铁矿粉时,实验中的焦炭机械强度会有降低,而且这种降低与该铁矿粉的加入质量是直接成正比的,加入的铁矿粉越少,机械强度的变化越小,因此铁矿粉的成分和质量都是影响焦炭机械强度的关键因素,在进行焦煤炼制的过程中应该注意,也必须去了解这其中的关系;经过研究也表明适当加入铁矿粉能够降低反应的起始温度,也能够提高反应的起始温度,直到达到理想中的反应规定温度;本文就这两个添加铁矿粉后产生的影响进行分析。     

添加剂对焦炭冶金性能及微观结构的影响

 为了掌握高反应性铁焦性能及微观结构,分别以高炉除尘灰和铁矿粉为添加剂在40 kg焦炉中生产高反应性铁焦。结果表明,配入添加剂后焦炭反应性明显升高,铁氧化物最终大部分被还原成单质铁,以球状颗粒形式存在于焦炭内部,在焦炭气化反应时起到催化作用。随着添加剂配比的增加,含铁物质在焦炭局部开始聚集,形成片状区域,使得铁元素催化作用极大降低。研究表明,铁颗粒与碳基质的有效接触是影响铁元素催化作用的重要因素。     

包钢入炉焦和风口焦的研究

通过对入炉焦和风口焦的工业分析、热反应性实验以及显微组分进行数据对比分析,认为包钢高炉循环碱含量较高,加快了焦炭的反应性,降低了焦炭反应后强度,在配煤炼焦中适当配入一定比例的低变质程度的煤,有利于提高焦炭的热反应强度.     

大同云岗弱黏结性煤配煤炼焦研究

在对大同云岗煤基础性质研究的基础上,基于现有配煤方案,通过添加云岗煤来替代部分瘦煤、1/3焦煤或气煤进行配煤炼焦,研究了煤的细度和配比等对焦炭冷、热态强度和反应性等的影响。结果表明：云岗煤细度增加,焦炭的冷热态强度均有增加;云岗煤替代气煤,焦炭冷态强度随着配比增加先升高后减小,但热态强度下降;替代1/3焦煤及瘦煤,焦炭冷热态强度均是随着配入量的增加而减小。在配煤时增加肥煤的配入量,配入≯3%的云岗煤可以保证焦炭的质量。多用云岗煤,将有利于降低焦炭硫分和灰分,扩大炼焦煤资源,降低配煤成本。     

高炉风口焦热态性能的研究

为了了解高炉风口焦的高温热态性能,满足高炉冶炼所需焦炭的质量,用粒焦法测定了高炉风口前试样中焦炭的反应性和反应后强度。试验结果表明:随着风口前距离增加,风口焦平均粒度下降,反应性略有下降,而反应后强度略有提高。风口前试样中小块焦炭的反应性比大块焦的要高,反应后强度要低。风口前试样中焦炭的高温反应性和反应后强度之间具有很好的线性相关性。     

配加铁矿粉对铁焦微观结构及性能的影响

 为了研究在炼焦过程中配加铁矿粉对焦炭性能的影响,在气煤中配加0、5%和10%的铁矿粉炼制铁焦,采用I-型转鼓、差热分析仪、SEM、XRD和光学显微镜对铁焦的强度、反应性、微观结构、微晶结构和光学组织进行研究,并采用Coats-Redfern方法计算气化反应的动力学参数。结果表明,在气煤中配加铁矿粉可以有效提高铁焦的转鼓强度及反应性,随着铁矿粉配比的增加,铁焦的堆垛高度[Lc]值逐渐减小,石墨化程度降低,并且铁焦的气孔逐渐减小,且附着于气孔表面的铁原子密度增大,出现成片含铁区域,焦炭结构中各向同性结构和镶嵌结构减少,残炭结构增多。根据动力学分析可知,配加0、5%和10%的铁矿粉制得的铁焦,其活化能分别为228.4、235.5和256.7 kJ/mol,并且发现表观活化能与指前因子具有动力学补偿作用。     

新疆煤的灰成分对焦炭热性能的影响

选取六种新疆煤进行炼焦试验,炼焦温度控制在400~1100℃范围内。根据不同变质程度进行配煤炼焦,测定灰成分,比较焦炭的热态性能。结果表明:新疆煤中碱含量比较高,加速了高炉内碳溶反应,影响反应性和反应后强度,是新疆煤焦炭质量不好的主要原因。碱性指数越大,其焦炭的反应性和反应后强度越差。     

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。     

煤气中HCl对高炉原燃料冶金性能的影响

随着高炉喷吹煤比的提高,高炉煤气中存在HCl气体是必须面对的现实。煤气中HCl含量的增加,可以 降低焦炭的反应性并改善焦炭的反应后强度,抑制铁矿石的还原过程并改善烧结矿的低温还原粉化性能,但对球 团矿的还原膨胀性能却有不利的影响。     

铁矿粉配比对铁焦性能影响的试验研究

 高反应性铁焦是一种能够改善高炉内铁矿石还原反应效率,大幅削减CO2发生量,提高弱黏结煤和低品位矿石使用率的新型高炉原料。系统地研究了铁矿粉种类及配比对铁焦灰分、硫分、相对密度、气孔率、机械强度、热性质、铁矿粉的还原程度等性能的影响。试验结果表明,随着铁矿粉配比的增加,铁焦的硫分有所增加,灰分线性增加,真、假相对密度均提高,总、显气孔率均降低,抗碎强度和耐磨强度均降低,反应性提高、反应后强度降低,金属铁含量增加,加矿和鄂矿的还原程度提高、澳矿有所降低。当铁矿粉配比为15%时,加矿或鄂矿铁焦中金属铁（MFe）的质量分数为6%~9%,铁矿粉中的氧化铁有55%~70%还原成铁。     

喷吹煤对焦炭热性能影响的研究

分析了安钢喷吹煤粉的反应性以及影响其反应性的因素。通过未燃煤粉、焦炭的共同反应试验,研究了高炉喷吹煤粉对焦炭热性能的影响。结果表明:未燃煤粉可减少焦炭的熔损反应,提高焦炭的反应后强度。     

日本钢铁业研究的减排CO2炼铁新技术

日本钢铁业在减排CO2的炼铁技术开发中,近期主要以开发新型炉料为主,新型炉料包括高反应性焦炭、铁焦复合球团、预还原烧结矿等;长期主要以氢气还原铁矿石的高炉炼铁技术为主,还包括与氢还原相配套的新型焦炭技术等。本文介绍了高反应性焦炭、铁焦复合球团和预还原烧结矿对高炉降低还原剂比的作用及其在高炉中的用法,阐述了氢气还原铁矿石的高炉炼铁技术及与之相配套的新型焦炭技术的研究进展,指出我们应借鉴其高反应性焦炭概念、在矿焦混装时使用高反应性焦炭,以及应着手开发类似HPC的粘结剂技术。     

高炉使用含碳复合炉料的原理

 高炉炼铁正朝着高产、低污染、低能耗的方向发展,为了实现这一目标,包括高炉使用含碳复合炉料等一些革新的炼铁技术已经被提出或实际应用。铁焦、热压含碳球团是将铁矿粉和煤粉按一定比例混合后制成的新型含碳复合炉料。研究结果指出,含碳复合炉料相比于传统的高炉炉料（烧结矿和球团矿）具有高温强度高、还原性能好以及原料适应性强等优势。阐明了高炉使用含碳复合炉料的基本原理,介绍了铁焦制备的工艺流程及应用情况,重点进行了热压含碳球团制备工艺流程、冷态冶金性能、高温冶金性能、高炉使用热压含碳球团等试验研究,最后利用多流体高炉数学模型对高炉使用热压含碳球团操作进行了模拟研究。研究表明,高炉使用一定量的含碳复合炉料可以降低热空区温度,增加产量,降低焦比,高炉热利用效率明显提高,操作性能得到有效改善。     

Performance Optimization and Efficient Application of Highly Reactive Iron Coke: Research Progress and Future Trend

Iron coke has emerged as a promising raw material for low-carbon ironmaking. However, the structure and properties of iron coke are still obstacles to practical application in blast furnaces, especially the strength of iron coke. Herein, investigations on the preparation and properties of iron coke are reviewed and an integrated system for the performance optimization and efficient utilization of iron coke is proposed. First, the characteristics of different preparation processes for iron coke are compared; then the advantages and limitations of the three processes are summarized. Afterward, the evolution mechanism of iron coke strength and the catalytic mechanism of Fe on the gasification reaction of iron coke are explored in depth. In addition, the coupling mechanism of iron coke gasification and iron ore reduction is analyzed and discussed. The influence of iron coke on the melting–dropping properties of blast furnace charge and the mathematical simulation of using iron coke in the blast furnace are analyzed and summarized. Finally, a comprehensive strategy for the performance optimization of iron coke and its efficient application in the blast furnace is proposed, in which the sequence slicing 3D reconstruction method is applied to analyze the relationship between microstructure and performance of iron coke.     

焦炭在白云鄂博矿高炉冶炼中的热态性能变化

 冶金焦炭已经成为现代高炉炼铁技术所需的必备原料之一,被喻为钢铁工业的“基本食粮”,具有重要的战略价值和经济意义。随着低碳时代的来临和大喷煤技术的运用,焦炭的功能逐渐被替代。为了保证炉内的透气性以及透液性,作为高炉软熔带的“百叶窗”,焦炭作为料柱骨架和通道的作用更为突出,因此深入理解焦炭在白云鄂博矿高炉冶炼过程中的热态性能变化对指导白云鄂博矿的高效冶炼至关重要。以从包钢4号高炉中取出的入炉焦与风口焦为研究对象,使用X射线衍射仪、热重立式炉、扫描电镜、能谱仪等分析手段,对比研究了它们的基础特性、灰分的主要物相、反应性(CRI)与反应后强度(CSR)、微观孔隙结构及碱金属的含量及分布,从而得到焦炭在白云鄂博矿冶炼中的热态性能变化。结果表明,高炉中的焦炭在下降过程中发生气化反应,灰分含量提高,挥发分含量降低,SiO₂含量显著降低,但是CaO、K₂O、Na₂O、MgO等碱性氧化物含量有所增加。二次加热前期焦炭发生氮气吸附,质量没有减少反而增加;后期焦炭发生碳气化反应,质量快速下降,风口焦的反应性提高,反应后强度降低。风口焦表面出现了类似蜂窝状的孔隙,且孔隙分布不均匀,特别是被渣铁侵蚀的焦炭基质,其气孔壁变得粗糙,孔隙出现合并。碱金属在风口焦中富集,碱性氧化物含量增加。风口焦石墨碳所对应的(002)衍射峰半峰宽急剧减小,扁平峰消失,峰形尖锐。晶体结构趋向有序,石墨化程度提高。     

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。     

焦炭喷洒ZBS改质剂的改性机理及生产实践

针对阳春新钢铁炼铁高炉所采购焦炭品种多、质量波动大,造成高炉炉况波动、成本偏高的问题,进行了焦炭提质增效的工业性试验研究.通过向焦炭立体喷洒ZBS焦炭改质剂,研究了ZBS改质剂与焦炭的相互作用行为,阐述了ZBS改性机理.研究发现,经过ZBS改性后的焦炭形成了碳的络合物和化合物,改变了碳的结构,提高了焦炭的石墨化度.经Z...