高炉入炉焦/风口焦微观结构与气化反应性对比

以同一座高炉2次休风所取的入炉焦和风口焦为研究对象,采用XRD、SEM-EDS、N_2吸附、热分析等方法比较分析不同样品的碳化学结构、碱金属富集程度、孔隙结构、CO_2气化反应性,探究了焦炭在高炉中反应性变化程度和影响因素。结果表明:风口焦炭与入炉焦炭相比,气化反应性显著升高,比表面积增大,碳结构有序化程度升高,碱金属含量提高;金属钾在风口焦炭边部的存在形式以可溶性盐为主,在焦炭内部以钾霞石为主;入炉焦各部位差异较小,而风口焦边部、中部、芯部的气化反应性和结构性质存在显著差异,表明其各部位在高炉中所经历的气化反应过程不同;风口焦中碱金属含量为影响气化反应性的最主要因素,次要影响因素为碳化学结构和孔隙结构。     

高炉风口焦粒级分布与微观结构研究

采用在线取样方法,对高炉风口平面径向不同位置焦炭进行取样。对其沿径向以0.5 m为单位分段,通过粒度筛测、XRD、扫描电镜和BET等手段对比研究各分段焦炭的渣铁含量、粒级分布、比表面积与微观结构。结果表明：风口区域渣铁含量沿炉壳向炉芯的方向呈增大趋势,同时发现各径向焦炭的平均粒度呈下降趋势;与入炉焦相比,风口焦微晶结构更有序,但其在不同分段差异显著,在1～2 m区间内的风口焦有序化程度最高,说明风口区域温度最高;同时风口焦比表面积和微孔孔容分布明显高于入炉焦,且径向焦炭微孔孔径主要集中在2～5 nm,因而为有效减缓焦炭劣化速度,需考虑入炉焦的气孔均匀度。     

首钢高炉风口焦特征的研究

本文从多方面研究了首钢上座高炉风口焦与入炉焦的特征,结果表明,风口焦的粒度与入炉焦块度似乎关系不大,但与入炉焦强度有关;风口焦抗碎强度一般略小于入炉焦,但耐磨强度比入炉焦好;风口焦孔壁较薄,气孔率高,碱金属含量高,二氧化碳反应性强,在碱金属的催化作用下,碳溶反应是焦炭在高炉内质量降解的主要原因之一。     

莱钢高炉风口取样研究

通过风口取样,对莱钢1#1 080 m3高炉风口区域焦炭、碱金属以及炉渣成分的变化情况进行了详细的检测分析。结果表明,在高炉结瘤操作时,高炉风口区焦炭粉化严重,死料柱的透气性与透液性差,风口焦炭碱金属含量增加;高炉炸瘤后,随着喷吹煤比的增加,风口焦平均粒度有减小趋势;风口焦样粒度沿高炉径向向炉缸中心减小;风口边缘渣碱度比靠近中心渣碱度低。     

沙钢5800m^(3)高炉风口焦微观结构分析北大核心

通过显微结构的观察和技术参数测定,对沙钢5800 m^(3)高炉风口焦进行了微观结构分析,重点探讨风口焦的微观形貌特征与热态性能之间的关系。测定结果表明,与入炉焦相比,风口焦的光学组织指数(0TI)大幅降低;成分分析显示碱金属的存在,加速碳溶反应,导致风口焦的强度急剧下降。与入炉焦相比,受高炉内环境的影响,风口焦的热态性能也急剧下降,反应后强度大幅降低。     

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.     

攀钢高炉风口焦特征

从风口焦和入炉焦的粒度组成、热强度、化学成分、气孔率、显微结构强度、石墨化程度等方面进行对比分析。结果表明：攀钢高炉风口焦灰分及灰中TiO2、Fe2O3含量高,碱金属含量低,反应性高,反应后强度很低。     

首钢4号高炉风口焦炭取样分析研究

利用风口焦炭取样设备在4号高炉（有效容积为2100m^3）进行了风口焦炭取样。首钢焦炭种类多，焦炭质量相对较差，焦炭在炉内劣化严重。分析认为：焦炭质量改进能够减弱风口焦炭劣化、增加风口回旋区长度。对风口焦炭样成分的分析表明，随着焦炭中碱金属含量的降低，风口焦炭劣化度呈减小趋势。     

COREX风口焦(半焦)特性解析研究

对COREX风口焦进行EDS、XRD、Raman分析及气孔结构表征,并与入炉燃料性能进行对比。结果表明,入炉焦中碳含量明显高于风口焦中各个粒级的碳含量;风口焦中硫含量低于入炉焦,焦中硫发生了迁移。风口焦XRD和Raman分析表明,20~40 mm粒级焦炭(半焦)石墨化程度较高,而在5~20 mm和5 mm两个粒级范围焦炭(半焦)无序化程度高;风口焦的R值与粒径之间没有明显的关联;20~40 mm粒级风口焦气孔率最大。入炉燃料与风口焦的粒度及灰分分析表明,山西焦在COREX炉内降解速度较宝钢焦快;风口焦的灰分含量明显高于入炉燃料,且随风口焦粒径的降低而增加。     

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。     

高炉风口焦炭的形貌与冶金行为

 为了研究焦炭在风口区域的劣化过程,获取高炉风口区及风口区边缘焦炭样品,利用显微分光光度计和扫描电镜对焦炭与氧化性气体、炉渣和铁水的反应界面形貌与生成物进行了检测,分析了焦炭在风口区的冶金行为。研究结果表明,氧化性气体会以消耗碳元素方式侵蚀焦炭基质,炉渣则会进入焦炭气孔和裂纹中,通过反应、冲蚀和挤压气孔壁的方式瓦解焦炭。铁水主要通过渗碳作用侵蚀焦炭,残留的灰分会覆盖气孔壁表面,阻碍化学反应进行。风口区的焦炭已经高度石墨化,呈现大量片状石墨结构,微观结构的改变导致焦炭强度降低,最终瓦解粉化。焦炭内部的灰分、炉渣颗粒会与炉渣融合,形成终渣。     

超大型高炉风口焦炭取样分析研究

为恢复炉况及探讨超大型高炉冶炼规律,对首钢京唐公司高炉进行了风口焦炭取样分析,研究了其入炉焦炭热强度与焦炭反应性、焦炭冷强度与焦炭耐磨强度之间的关系;探明了风口焦炭的粒度、劣化度及渣铁滞留量;探索了渣铁滞留量与渣铁体积、风口焦炭粒度、煤比及炉渣二元碱度的关系;分析了炉缸径向焦炭粒度分布、风口前高透气性区长度、炉缸透气性等;根据上述研究结果,提出了高炉操作建议并得到应用。实践结果表明:风口焦炭取样分析可以作为高炉操作调整的重要参考。     

风口焦炭取样研究对高炉操作的指导

根据首钢4号高炉风口焦炭取样的数据,分析了回旋区焦炭带的长度与实际风速、风口焦炭粒度及焦炭质量的关系,探讨了煤比与渣量及回旋区焦炭带的长度的关系;探索了高炉透气性指数与实际风速、煤比、风口焦炭粒度及高炉布料制度之间的关系。通过对炉缸径向煤气压差分析对高炉焦炭负荷、上下部制度的合理调整提出了建议。相关建议实施后,高炉技术经济指标明显改善。     

用风口耗氧量来评估某些高炉操作制度

从低碳炼铁的角度研究高炉采取的各种操作制度的合理性非常必要。用Rist模型和风口耗氧量来评估增加渣量、提高炉腹煤气量、高富氧高湿度、低硅冶炼等操作制度。研究了增加渣量不仅要增加炉渣的熔化热,而且由于风口耗氧量的增加,将提高直接还原度,提高燃料比。高富氧高湿度冶炼,由于水分解需要消耗碳素,同时附加了热量消耗,使风口耗氧量增加;唯有改善炉身效率,增加间接还原,充分利用炉内煤气热能和化学能,才能补偿风口耗氧量引起的负面影响。目前中国高炉的炉身效率普遍偏低,而低硅冶炼应在提高煤气利用率与低燃料比的基础上进行才能发挥效果。由此提出在种种操作制度下需要关注的方面,供操作者参考。     

高炉焦炭石墨化过程中的微观组织和冶金性能演变

当前低碳高炉冶炼条件下使得炉内焦炭层变薄,恶化了料柱的透气透液性,焦炭在炉缸高温区石墨化过程中产生的焦粉是导致该现象出现的主要原因之一.为了研究焦炭在高炉下部的石墨化过程对其在炉缸内的冶金性能影响,研究了1100~1500℃不同温度下焦炭的石墨化度改变;同种焦炭石墨化程度与焦炭反应性及反应后强度之间的关系;不同石墨化度焦炭与碱金属侵蚀之间的关系;观察并分析了试验后不同焦炭试样的微观形貌.结果表明,随着温度的升高,焦炭石墨化程度加深,且温度每升高100℃,焦炭石墨化度约提高1.8倍,层间距d₀₀₂值约降低2%,微晶结构层片直径L_a值约提高3%,层片堆积高度L_c值约提高15%;焦炭的表面气孔减少,特别是大气孔减少,焦炭表面镶嵌组织减少,各向同性组织增多,焦炭的结构有序化程度增强.随着焦炭石墨化程度的加深,焦炭的反应性逐渐减小、反应后强度逐渐提高,焦炭表面的劣化情况减弱,生成的大气孔减少,气孔壁破坏趋势减弱.碱金属对焦炭的反应性有促进作用,使焦炭的反应性提高,反应后强度降低.而焦炭的石墨化对焦炭的碱侵害具有一定的抵抗作用,降低了焦炭表面的劣化程度.     

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。     

高炉上部锌在焦炭上的富集及赋存形式的研究

摘要：锌作为有害元素,在高炉内循环富集给生产带来了一系列不利影响,但锌在高炉中的赋存形式未有定论,为此,设计了一种新的实验方法,模拟研究了高炉上部锌在焦炭上的富集及赋存形式。实验结果表明,温度在493～905℃范围内,焦炭表面和内部均附集着较多的细小的颗粒状氧化锌;温度在493℃以下,焦炭表面附集着珠状金属锌和氧化锌,但内部锌较少;焦炭表面在温度低于493℃时富集的锌在493～905℃温度范围内进行转变,焦炭表面附集着白色致密结壳和众多小颗粒组成的球形氧化锌,但焦炭上仍有金属锌存在,同时焦炭内部存在的锌也较多。     

高炉焦炭微观气孔结构演变及分形特征研究

为了研究孔结构对高炉焦炭降解过程的影响,通过溶损-转鼓实验分析了不同溶损焦炭的孔结构分形特征和微观组织结构变化.在此基础上,通过引入考虑分形特征的物料破碎方程,分析了焦炭降解能耗与表面分形维数之间的联系.结果表明:考虑分形特征的功耗方程可以较好地应用于冶金焦炭的降解过程中,焦炭降解能耗与分形维数之间存在明显的相关性,反...     

鞍钢朝阳钢铁高炉风口内径向取样分析

 为了解炉内渣铁分布以及径向焦炭性能劣化状况,对朝阳钢铁公司1号高炉取样设备组成、现场安装以及风口内部径向取样过程进行了说明。对所取风口焦的成分、粒度组成、热态性能等进行检测,并对所取不同部位风口焦微观结构及石墨化程度进行分析,结果表明,1号高炉风口回旋区长度为1.7 m,风口焦平均粒度为16.12 mm,热态反应后强度为12.30%。对比鞍钢本部其他在产高炉,明显存在着回旋区长度偏短、风口焦粒度较小及热态性能较差等问题,焦炭性能较差是影响高炉稳定顺行的重要原因之一。     

高炉风口结渣机理的研究

通过实验室实验和现场实物分析，对高炉风口结渣机理和配煤灰分性质的控制进行了研究，并提出了控制风口结渣的有效措施。