有害元素对焦炭气化反应的影响及展望

摘要：焦炭在高炉冶炼过程中起着重要作用,其中焦炭的气化反应直接关系到其热态强度,并影响高炉内部的透气透液性能。综述了高炉内焦炭气化反应的研究现状,并讨论了焦炭气化反应的评价方法;阐述了有害元素K、Na、Zn和Cl对焦炭气化反应影响的研究进展。指出现有研究多着眼于焦炭和纯CO2或水蒸汽的气化反应,并且冶金工作者对企业通用的焦炭气化反应的测定方法和标准存在不同的看法。K、Na、Zn和Cl均对焦炭气化反应起催化作用,其中K、Na和Zn的催化机理包括氧传递、层间化合物和电子转移3种理论。建议进一步模拟高炉实际气氛和温度条件开展焦炭气化反应的研究工作,并对Cl元素对焦炭气化反应的影响机理进行深入探索。     

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。     

二次加热过程对焦炭结构及气化反应的影响

对原样焦炭、二次加热至1100℃的焦炭、二次加热至1300℃的焦炭进行X射线衍射分析、气孔结构和光学组织测试分析基础上,利用HCT-2型高温热重分析仪在CO2的气氛下进行焦炭气化反应实验。结果表明:随着二次加热温度的提升,焦炭的石墨化程度加深,原样焦炭、加热至1100℃、加热至1300℃的石墨化度r0分别是0. 004、0. 036、0. 169;焦炭的孔隙结构随着加热过程中灰分的迁移而改变;光学组织中活跃组分会随着温度的升高而减少;气化溶损严重程度依次是加热至1300℃原样加热至1100℃。综合上述石墨化度、光学组织成分测定结果和孔隙结构测定结果可知,焦炭的气化程度主要由孔隙结构主导。     

有害元素对高炉内焦炭热态性能的影响

针对有害元素在高炉内的反应行为和对焦炭劣化的催化作用,分析了钾、钠、锌、铅、氯化物在高炉内的循环富集过程,重点探讨了其对焦炭热态性能的影响,进一步明确了几种有害元素对焦炭和高炉冶炼的危害性,并根据其循环富集特点提出了控制措施。     

锌对焦炭热性能和气化反应动力学的影响

采用液相吸附法研究了锌对焦炭反应性和反应后强度的影响,并结合热重法和第一性原理探讨了锌对焦炭气化反应动力学的影响.研究结果表明,锌对焦炭的气化反应具有催化作用,随着锌吸附量的增多,对气化反应的催化作用加强,在锌吸附量(质量分数)达到1.15％～1.17％后,焦炭反应性变化趋势变得平缓,锌吸附量的进一步增大对焦炭反应性的...     

碱金属对焦炭气化反应的催化作用及其对铁氧化物还原的影响

为模拟高炉特点研究碱金属对焦炭气化反应的催化作用,在400～1450℃连续长温条件下,通入N_2和CO_2混合气,对弱粘结煤焦炭与强粘结煤焦炭进行了增碱焦和原焦的气化反应对比实验。结果表明,在本实验条件下,增碱焦的气化反应开始温度比原焦降低100℃左右。反应气体中CO_2消失温度(即反应激烈进行温度)降低约200℃。同时发现,强粘结煤焦炭的气化反应开始温度比弱粘结煤焦炭的约高50～100℃。而反应激烈进行温度相差不大。结合实验结果,本文还初步分析了气化反应开始温度与CO_2消失温度的降低对铁氧化物还原的影响。     

重点钢铁厂铁矿石还原及焦炭气化的藕合反应

通过在模拟高炉温度和煤气成分变化的条下,对我国重点钢铁厂铁矿石还原及焦炭气化的藕合反应研究,阐明了焦炭气化与铁矿石还原与反应历程有关。分析预测高炉冶炼效果除考虑恒定温度和恒定煤气成分下焦炭与铁矿石冶金性能外,还应考虑焦炭与铁矿石藕合反应过程CO过剩量。研究表明宝钢、首钢、本钢、鞍钢CO过剩系数η_C较小,煤气利用好;包钢、重钢和梅山冶金公司η_CO较大,煤气利用较差。     

改进分段尝试法研究焦炭气化反应动力学

焦炭作为高炉炼铁的主要燃料,对高炉的正常运行以及高效冶炼发挥着至关重要的作用.伴随着现代高炉大型智能化的发展趋势,面对资源的不断消耗,用于冶炼优质冶金焦的原料逐渐减少,低质冶金焦引起了冶金工作者越来越多的关注.在测定高炉使用的焦炭基础理化特性后,通过对不同升温速率下不同质量焦炭与CO2的气化反应试验,采用分段尝试法建立...     

有害元素对宣钢高炉的影响

对宣钢高炉有害元素的危害进行了分析,并对有害元素在炉内的富集情况进行了取样分析和计算,提出了具体的应对措施。     

CO2对焦炭高温气化影响及微观结构分析

??In order to improve the metallurgical properties of coke in blast furnace smelting and reduce the melting loss of the material by CO2 to reduce the coke ratio?? the effect of CO2 on coke gasification in blast furnace was simulated in laboratory. The changes and specific surface areas of coke under different melting loss conditions were studied and calculated. The results shows that the specific surface area of coke is always increasing when the CO2 concentration is lower. When the CO2 volume fraction is high?? the specific surface area first increases and then decreases. Fourier transform infrared analysis shows that with the increase of CO2 volume concentration?? the macrocyclic aromatics in coke decrease?? and a large amount of gas is generated and volatilized from coke?? accompanied by the formation of other salts. Therefore?? under the condition of constant CO2 volume concentration?? with the increase of reaction time?? the specific surface area of coke increases?? the microstructure changes and the vibration peak of some groups shifts. As a result?? the coke is pulverized and the strength is lowered.     

CO_2对焦炭高温气化影响及微观结构分析

为提升高炉冶炼中焦炭的冶金性能并降低CO_2对焦炭的熔损、降低焦比,通过在实验室模拟CO_2对焦炭在高炉中的气化影响,对焦炭在不同熔损条件下的变化及比表面积进行研究计算。结果表明,CO_2体积分数较低时,焦炭的比表面积则是一直增大,在CO_2体积分数较高时,比表面积是先增大减小;傅里叶红外分析结果表明,随着CO_2体积分数增加,焦炭中大分子芳环类物质减少,生成大量气体从焦炭中挥发,伴随其他盐类物质生成。因此,在CO_2体积分数不变的条件下,反应时间增长,表现为焦炭比表面积的增大、微观结构的改变以及部分基团振动峰发生位移,从而导致焦炭发生粉化现象和强度降低。     

锌对焦炭反应性能的影响

通过气相吸附法制备吸附不同锌含量的焦炭试样,并对吸附锌的焦炭的反应性进行了检测。研究结果表明：1 000℃条件下焦炭锌的吸附量最大。锌的吸附不仅发生在焦炭表面,还进入焦炭内部;锌对焦炭的溶损反应具有正催化作用。随着锌吸附量的加大,焦炭的反应性增强。     

高炉内H2体积分数对焦炭气化反应的影响

为了明确高炉富氢冶炼条件下焦炭的气化行为,利用高温模拟试验研究了高炉内φ(H₂)对焦炭气化反应和孔隙结构的影响,得到了不同φ(H₂)下矿石的还原与焦炭气化反应的关系、焦炭气化最严重的温度区间及焦炭微观孔隙结构的变化。研究结果表明,矿石的还原度和焦炭的失重率在升温过程中都逐渐增加。随着φ(H₂)的增加,焦炭的气化率增加幅度最大的温度区间逐渐向低温区移动,主要由于随着φ(H₂)的增加,矿石的还原反应逐渐趋向于在低温区进行,使得其在高温区产生的可供焦炭气化反应的CO2和H₂O的总量降低;φ(H₂)由5%增加至10%时,焦炭的气化率增加幅度最大;随着φ(H₂)的增加,焦炭的平均壁厚逐渐降低,孔隙率、比表面积及总孔容都逐渐增加;焦炭大孔所占比例逐渐增加,焦炭气孔壁的薄壁结构所占比例逐渐增加。     

不同气氛下焦炭气化对烧结矿还原的影响

采用自制的支撑式热重测试仪研究了不同气氛下焦炭与烧结矿的共同反应过程,分析了反应气氛中CO/CO2含量的变化对反应速率、焦炭溶损率和烧结矿还原度的影响。结果表明:反应气氛中CO浓度的增加有利于矿焦共同反应地进行,混合气体中CO浓度提高3%则混合炉料的失重率增加6%;提高焦炭的反应性也有利于促进矿焦共同反应的深度。降低混合气氛中的CO2浓度能够加大焦炭反应性的差异,而对烧结矿还原的影响则较小,2#焦炭的溶损率约为1#焦炭的2.6倍,相对应的烧结矿还原度约为1.1倍。焦炭的OTI指数小、微孔含量高则易与CO2反应生成CO而促进烧结矿还原,促进矿焦耦合反应。     

升温条件下冶金焦炭质量及CO2气化反应研究

利用红外气体分析仪对升温条件下焦炭的气化反应进行了研究。结果表明 ,焦炭的气化温度与其质量指标间有很好的相关性 ,它们与恒温条件下的得到的反应性指标不可相互代替。从模拟高炉的近似程度看 ,焦炭的气化温度优于其反应性。     

有害元素对高炉炉况的影响

介绍了石钢在入烧料中配加大量除尘灰后，K，Na，Zn等有害元素含量增加，在系统中循环，无法外排，对高炉炉况产生的恶劣影响。对炉况发生变化前的一些征兆及采取措施后炉内有害元素的变化趋势进行了分析。     

理论焦炭温度对高温反应的影响

一、问题的提出在高炉滴下带内,除了逆流运动的气、液以外,则是由活跃的和呆滞的焦炭组成的充填层。前者是燃烧带焦炭的主要补充者,其占据的空间是下部气、液的主要通道。后者(亦称死料柱)是下部热量的调节器。它们拥有的热量和温度水平对高炉下部的物理化学反应与热交换过程有重大影响。日本君津三号高炉1982年5月停炉后的调查表明:风口平面上径向生铁含硅量的变化与相应的焦炭温度有密切关系(见图1)。该炉在停炉前的风口取样亦发现焦炭中SiO_2含量随焦炭温度的升高而下降(见图2)。有些高炉还以与实际焦炭温度有关的理论焦炭温度作为预测炉缸热状态的热量指标