热重分析法研究铁含量对焦炭溶损反应的影响

采用热重分析法研究了铁含量对焦炭反应的影响规律.利用液相吸附法制备了不同Fe2O3含量的焦炭样品,通过对样品的微观分析和焦炭反应动力学的研究,阐释了铁元素对反应机理的影响.结果表明,铁对焦炭溶损反应具有正催化作用,且催化作用随铁含量的增大而加强;铁的存在降低了焦炭反应的起始反应温度和剧烈反应温度,导致焦炭过早破碎,影响焦炭强度;同时铁的存在也降低了焦炭溶损反应的反应级数和活化能.反应级数从无Fe2O3添加时的1.53级降为零级.研究表明,Fe2O3均匀分布在焦炭表面使其能提供更多的有效催化活性中心,进而对溶损反应起到催化作用.     

矿物质催化指数与焦炭反应性关系

研究了矿物质（氧化物）以添加和吸附两种方式负载到焦炭中，对焦炭溶剂损反应性的作用规律，建立了矿物质对焦炭溶损反应性的综合评价指标（MCI），提出了煤的Vd和MCI是决定焦炭溶损反应性的两个独立变量，并据此建立了预测焦炭溶损反应性和反应后强度的数学模型。     

焦炭反应指数和溶损反应起始温度的测量方法研究

通过热重试验对不同焦炭的反应性指数及溶损反应起始温度进行了检测,根据焦炭溶损反应起始温度与焦炭反应性指数之间关系的分析,提出了一种通过焦炭溶损反应起始温度来评价焦炭高温性能的新方法,并与国标焦炭热反应性指数的试验方法和结果进行了对比,新方法具有操作方便、结果准确可靠的优点.     

矿物质对高炉焦炭溶损反应的催化作用

矿物质氧化物对焦炭溶损反应有正、负催化作用。正催化促使焦炭反应性增大，焦炭质量变差；负催化可使焦炭反应性降低。     

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。     

焦炭的钝化处理及其机理

 用浸泡的方法将H3BO3、Na2CO3、CaCl2、FeCl3等负载于焦炭中,并用SEM、EDS、XPS对浸泡硼酸后的焦炭结构和形貌进行了表征,对浸泡硼酸后的焦炭与二氧化碳的反应性、抵抗碱和铁的侵蚀能力、深层反应以及硼的钝化机理等进行了研究。结果表明：通过浸泡可以将不同浓度的矿物质负载于焦炭中,且B的最终存在形式是B2O3;碱和铁的存在可以加速焦炭的溶损反应,硼的存在可以抑制焦炭的溶损反应,并具有明显的抵抗或屏蔽碱、铁的侵蚀能力。     

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。     

富碱焦炭在不同反应条件下的溶损劣化模式

采用高温热还原法制取K、Na蒸汽,并对四种工业焦炭进行了K、Na蒸汽吸附,对富碱焦炭进行了1 100℃恒温和模拟高炉温度制度下的溶损反应劣化研究,分析了碱金属对焦炭溶损反应速率和反应后强度的影响。结果表明,未富碱焦炭的溶损反应率随着温度的升高而加快,CSR_(25%)随反应温度的升高呈现先减小后增大的规律,溶损反应模式为低温均匀反应模式+中温协同模式+高温反应核模式;1 100℃恒温下富碱焦炭的CSR_(25%)都在未富碱焦炭的劣化模式范围内,且K、Na协同富碱焦炭劣化程度最严重;模拟高炉温度制度下富碱焦炭的溶损劣化强度明显高于1 100℃恒温下的富碱焦炭。     

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。     

钢渣配煤对焦炭溶损反应动力学的影响

将1%转炉钢渣配入吕家坨焦煤中制备焦炭,采用自制的粒焦反应性装置研究了900~1 200℃下所得焦炭的溶损反应过程。结果表明,在碳素溶损率30%时,焦炭的溶损速率基本保持恒定;而在碳素溶损率30%时,溶损速率则逐渐减小。钢渣的配入增加了焦炭的溶损反应速率,而且溶损温度越高,焦炭溶损速率增幅越大。用随机孔模型描述了焦炭的溶损反应动力学过程,求得焦炭和添加1%钢渣后焦炭的溶损反应的表观活化能分别为133.76 k J/mol和121.51 k J/mol。     

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。     

碳溶反应过程焦炭气孔结构变化规律

 利用焦炭反应性装置测定不同温度下焦炭的碳溶反应,采用比表面积及孔径分析仪、SEM表征焦炭的气孔结构参数,分别利用BET方程和BJH法计算焦炭的比表面积、孔体积和平均孔径,由吸附等温线计算焦炭表面分形特征变化,考察焦炭碳溶反应过程中孔结构的变化规律。研究表明,随着温度的升高,焦炭吸附曲线类型由I类向II类吸附等温线转变,比表面积以及孔容均先增加后减小,2～10 nm的孔径变化明显。1 000 ℃之前焦炭的溶损反应过程主要受化学反应速率影响,1 000 ℃之后受扩散控制的主导性提高,不同焦炭的气孔结构变化影响了溶损反应行为。分形维数与孔结构有一定的相关性,可以反映焦炭溶损过程气孔的变化。     

焦炭与烧结矿在耦合反应过程中的溶损特性

为了研究高炉冶炼中焦炭的溶损行为,选用2种不同反应性的焦炭考察焦炭与烧结矿在不同温度下的耦合反应,研究不同温度下焦炭溶损与烧结矿还原的关系。研究结果表明,焦炭溶损和烧结矿还原的耦合反应随着反应温度的升高逐渐加剧,且焦炭反应性提高有利于烧结矿的还原。焦炭溶损率与烧结矿还原度呈正线性相关性,焦炭反应性(CRI)与拟合曲线的斜率k呈反比,而与截距b呈正比,截距可以表征焦炭对烧结矿的初始还原能力。耦合反应后焦炭的光学各向异性指数OTI增大、平均孔径和气孔率大幅增大,反应性较大的焦炭易于在焦炭表面溶损,反应后的孔径较大;而反应性较小的焦炭在反应过程中CO₂气体易于扩散至焦炭内部均匀溶蚀各级气孔。     

攀钢焦炭在炉内的性能变化研究

针对2001～2003年间取自现场入炉焦和风口焦，经对其受热力作用、碳素溶损、矿物质侵入、渣铁侵蚀等方面的研究，基本弄清了攀钢焦炭在炉内的蚀损情况．即焦炭的气化反应仍为主要蚀损，其渣铁中TiO2的存在对焦炭有一定的保护作用，为进一步改善攀钢焦炭质量提供了依据。     

锌对焦炭强度的影响

近些年,有关碱金属对焦炭溶损反应的催化作用已进行了较深入细致的研究,对碱金属以外的金属对焦炭溶损反应的催化作用也引起人们的关注,并取得了一些结果,然而对锌的研究大多是停留在其对耐火材料的侵蚀和结瘤等几个方面的研究,忽视了锌对焦炭溶损反应的催化作用而造成的焦炭粉化等情况。通过气相吸附法制备吸附不同锌含量的焦炭试样,并对吸...     

Effect of Mineral on Metallurgical Coke Solution Loss Reaction in Blast Furnace

Thecokesolutionlossreactionisoneofthemostimportanteffectsresultingincokepulverizinginblastfurnace .Thefactorswhichaffectreactionincludecokeporestructure ,micro crystalstructureonporewall ,thecontentandconstituentofminer als ,etc .Amongthesefactors ,theconstituentofmineralsisemphasizedallovertheworldinrecentyears .Buttheemphasisofmoststudieswasputontheeffectofalkalimetals (K ,Na)oncokesolutionlossreactionandtheeffectofotherelementswassel domreported[1-5] .Theeffectofthirteenmineralsoncokesolut…