吸附矿物质对焦炭溶损反应的作用

研究了 1 1种矿物质吸附到焦炭表面对焦炭溶损反应的催化作用 .结果表明 :Ba O,Ca O,Fe2 O3 ,V2 O5,Mn O2 ,Cu O,Zn O,Pb O2 具有正催化作用 ,作用顺序为 :Ba O>Fe2 O3 >Ca O>Pb O2 >Zn O>Cu O>Mn O2 ≈ V2 O5>Mg O;Ti O2 ,B2 O3 具有负催化作用 ,作用顺序为 :B2 O3 >Ti O2 ;Mg O几乎不起作用 .在吸附的 1 1种矿物质中 ,Ba O具有最强的正催化作用 ,B2 O3具有最强的负催化作用     

矿物质催化焦炭溶损反应动力学

研究了 1 1种矿物质对焦炭溶损反应的催化动力学 .结果表明 ,具有正催化作用的氧化物 ,随其量增加 ,起始反应温度提前 ,反应的活化能降低 ;具有负催化作用的氧化物 .随其量增加 ,起始反应温度延迟 ,反应的活化能升高 ;频率因子随活化能同方向变化 ,且所研究的大多数矿物质 ,其催化溶损反应的活化能与频率因子之间存在良好的补偿效应 ;催化作用强的氧化物使反应具有较小的反应级数 ,但反应级数基本不随氧化物量变化而变化     

溶损反应动力学对焦炭溶损后强度的影响

为了分析溶损反应动力学行为对焦炭反应后强度的影响,在1 050℃～1 300℃的范围内,对三种典型焦炭进行了等温溶损反应实验.当焦炭的溶损失重率为25%时停止反应,通过I型转鼓检测焦炭的溶损后强度.结果表明,不同反应性的焦炭发生最严重的劣化梯度反应时的温度不同,高反应性焦炭为1 100℃左右,低于其他两种焦炭.虽然高反应性焦炭发生最严重的劣化梯度反应后的强度很低,但改变反应温度使反应速率加快或减慢都能使高反应性焦炭的反应后强度显著地提高.     

矿物质负载方式对焦炭溶损反应的作用研究

比较了1 1种氧化物以添加和吸附两种方式负载到同种焦炭中对焦炭溶损反应作用的区别,并从催化作用、矿物质在焦炭中的分散方式和矿物质对焦炭显微结构作用三方面分析了导致作用不同的机理.同种矿物质无论以何种方式负载对炭的催化作用是相同的.吸附矿物质主要是均匀分散在焦炭表面,而添加矿物质则部分被炭基质包裹,两种方式提供的催化表面是不同的,添加到煤中的矿物质还可以通过对焦炭结构产生影响而导致对焦炭反应性的作用.     

TPR研究焦炭溶损反应动力学参数求解方法

提出了一种由程序升温热分析（ＴＰＲ）实验结果获得焦炭溶损反应动力学参数的方法。该方法基于数学原理和计算程序，不需将热分析得到的ＴＧ线转化为ＤＴＧ线．在ＰＣ机上可方便快捷地由ＴＧ试验结果获得动力学参数．应用实例证明了该方法的实用价值．     

富钙废渣配煤对焦炭溶损反应的影响

将1%富钙碱渣配入焦煤中制备焦炭,采用自制小型垂直固定床反应器研究了900~1200℃下所得焦炭的溶损反应过程. 结果表明,碳素溶损率小于15%时焦炭的溶损反应速率基本不变,碳素溶损率大于15%时溶损反应速率逐渐减小. 焦炭反应后的比表面积随碳素溶损率增加先增大后减小,在溶损率约为15%时最大. 配入富钙碱渣提高了焦炭的溶损反应速率,增大了焦炭的反应性,溶损温度越高,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,基础焦炭和添加1%碱渣的焦炭的溶损反应表观活化能分别为132.15和103.81 kJ/mol.     

矿焦耦合反应对焦炭溶损行为的影响

“双碳”目标对高炉低碳冶炼提出了更高的要求,从矿焦耦合反应入手评价焦炭质量对理解焦炭在高炉内反应行为、降低高炉碳排放具有重要意义。为了探究矿焦耦合反应过程中焦炭的溶损行为,利用自制支撑式大型热重检测装置对两种具有不同热态性能的焦炭与烧结矿、焦炭与球团矿进行矿焦耦合实验,分析矿焦耦合反应过程中矿石还原度及焦炭碳素溶损率,并对反应前后焦炭的尺寸、光学组织结构、气孔结构进行检测。结果表明,焦炭与球团矿耦合反应的总失重率大于焦炭与烧结矿耦合反应的总失重率,而且焦炭的碳素溶损率和矿石还原度呈正线性相关,提炼拟合方程斜率k值为耦合反应参数以表征矿焦共同反应的耦合程度;焦炭与球团矿耦合反应的k值是焦炭与烧结矿耦合反应的k值的1.94~2.69倍,提高矿石还原性可以增加矿焦反应耦合程度,加剧焦炭表面孔壁溶蚀,导致焦炭溶损缩核程度增加,但可以减弱矿焦耦合反应对焦炭内部光学组织的侵蚀;而提高焦炭反应性则降低了矿焦耦合反应的k值,矿焦反应耦合程度减弱,能够缓解矿焦耦合反应对焦炭气孔溶损行为的影响,减小焦炭的溶损缩核程度,但是会加剧对焦炭内部光学组织的侵蚀。因此焦炭与矿石的性能相匹配才能表现出较高的耦合程度,减缓焦炭强度降级,从而提高高炉效率。     

CO2与水蒸汽对焦炭溶损反应的影响

采用自制气-固相反应测定仪,于950~1200℃温度范围内研究了焦炭与CO2、水蒸汽的溶损反应. 结果表明,焦炭与水蒸汽反应的气化率约为与CO2反应的2~7倍,随温度升高,二者气化率差距缩小;焦炭与CO2或水蒸汽的反应过程受界面反应控制较明显,可用未反应收缩核模型描述,反应的活化能分别为165.48和82.25 kJ/mol;随温度升高,焦炭颗粒由外到内溶损量呈减少趋势,焦炭与水蒸汽反应比与CO2反应更多发生在颗粒表面;不同部位气孔生成方式不同,焦炭与CO2、水蒸汽反应后,边缘部位大于10 mm的气孔所占比例分别增加66.98%和94.01%,中心部位大于10 mm的气孔所占比例分别降低21.22%和3.30%.     

钢渣基高反应性焦炭气孔结构的溶损演化行为

在工业配合煤中添加1%钢渣制备高反应性焦炭,采用低温氮气吸附法分析高反应性焦炭（HRC）和普通焦炭（BC）在1100℃下溶损不同比率碳素（5%~50%）后焦炭的气孔结构,并结合分形理论研究焦炭溶损反应过程中孔结构的演化特性。结果表明,随着碳素的溶损,HRC的吸脱附曲线的变化幅度比BC的大,吸附等温线由Ⅰ型向Ⅱ型的转变较晚;焦炭的比表面积和微孔孔容随碳素的溶损先增大后减小、总孔容逐渐增大,而HRC的比表面积增率（ΔS _BET /Δx）比BC的大,孔径分布也相对较宽;HRC的分形维数D ₁和D ₂随碳素溶损而变化趋势与BC的有较大差异。这说明高反应性焦炭中的钢渣通过增加了焦炭表面上活性点影响焦炭溶损过程中气孔结构的演化行为。     

典型碱金属、碱土金属对不同变质程度煤焦溶损反应的催化作用

试验研究发现,添加碱金属、碱土金属对低变质程度煤焦反应性的催化作用小于焦煤等中等变质程度煤焦反应性。它们对焦炭溶损反应的催化作用顺序为：K〉Na〉Ca〉Mg,且随着添加量的增加,催化作用越强。随反应时间和典型金属添加量的增加,以及温度的升高,焦炭转化率越大。     

捣固焦高温碳素溶损反应行为研究

选择有代表性的捣固焦炭,在连续热反应装置内,考察不同温度下焦炭与CO2反应行为,揭示捣固焦炭在高炉内的劣化机理.结果表明,等温条件下,不同焦炭与CO2反应至30％的水平时,转化率随时间总体呈线性规律变化,反应动力学符合零级反应特征,表观活化能为89 kJ/mol～151 kJ/mol,碳溶反应后粉化程度与焦炭显气孔率及表观活化能有关,且粉化主要以扩孔和开孔为主.     

煤中矿物质对焦炭溶损反应的作用

运用把13种矿物质(氧化物)添加到煤中炼焦的方法,研究了煤中可能存在的主要矿物质对所得焦炭溶损反应的作用.结果表明添加氧化物到煤中对焦炭溶损反应的作用可以分为3类MgO,CaO,BaO,V 2O5,MnO2,Fe2O3,CuO,PbO2,ZnO,使溶损反应性增大,其增大顺序为BaO>CaO>Fe2O 3>PbO2>ZnO>V 2O5>CuO>MgO≈MnO2;B2O3使溶损反应性减小;Al2O3,TiO2,SiO2基本无作用.对BaO,CaO,Fe2O3以3%为添加量的饱和点.     

焦油渣对焦炭微观结构及反应动力学的影响

对一种工业废焦油渣的基本性质、结构组成及热稳定性进行了分析,并添加该种废焦油渣于配煤中,使用实验焦炉进行了炼焦实验.应用SCHERRER′S公式研究了焦炭微晶结构的变化,并探讨了添加焦油渣对焦炭微孔结构及碳溶反应动力学的影响.结果表明,添加焦油渣促进了焦炭微晶结构的生长,焦炭微晶结构的网状平面尺寸(La)及堆垛高度(Lc)明显增加,层间距d002减少.碳原子更加容易进行重排并向石墨结构进行转变,焦炭石墨化度增加.添加焦油渣的焦炭微孔结构发生了变化,孔径更细,表面积增加,孔体积下降.就焦炭的碳溶反应而言,焦炭的反应性和反应动力学变化不明显.     

煤中加入负催化剂对焦炭热强度作用研究

通过添加负催化剂的无机酸(A)、氧化物(B)和单质(C)到配煤中炼焦的方式把负催化剂负载到焦炭中,研究了它们对所得焦炭热性质的作用．结果表明,无机酸(A)和氧化物(B)使焦炭冷热强度均下降,单质(C)加入煤中炼焦,无论对单种煤或是配煤,均能明显改善焦炭热性质,且在所研究的范围内,随着加入量的增大,热性质改善增大;对焦炭热性质越差的焦炭。单质(C)对其改善的程度越大．     

水合硅酸钙与碱反应机理的探讨

以氢氧化钙和硅酸钠为原料,按照n(CaO)/n(SiO2)=2在100℃合成了水合硅酸钙,并研究了水合硅酸钙在苛性碱或碳酸钠溶液中的反应规律。结果表明:在苛性碱溶液中水合硅酸钙分解率随反应时间的延长而降低,而随着碱浓度的升高而增大;在碳酸钠溶液中水合硅酸钙分解率随着碱浓度的升高,反应时间的延长或温度的升高而增大。分解率大小的比较表明,水合硅酸钙在苛性碱溶液中的稳定性明显大于dηSiO2为水合在碳酸钠溶液中的稳定性。水合硅酸钙在碳酸钠溶液中宏观反应动力学方程可表示为RT[CO32-]1.12,其中:ηSiO2dt=300.97e-30353.76硅酸钙的分解率,t为时间,T为温度。由于表观活化能值较小,因此反应机理不仅与化学反应有关,而且可能也与扩散有关。物相分析结果表明:合成的水合硅酸钙主要以Ca5(SiO4)2(OH)2和Ca5(OH)2Si6O16·4H2O形式存在,与苛性碱反应后,物相未发生明显变化;与碳酸钠溶液反应后,Ca5(OH)2Si6O16·4H2O更容易被分解。