钾蒸气对顶装焦与捣固焦劣化的影响

为了探究钾蒸气对顶装焦和捣固焦劣化行为的影响,在相同试验条件下向两种焦炭赋相同含量的钾蒸气,研究相同钾蒸气条件下,捣固焦与顶装焦粉化率及热态性能变化的差异。结果表明,在钾蒸气设定量低于5%时,捣固焦的粉化率较高,即钾蒸气对捣固焦结构的直接破坏能力强于顶装焦;在钾蒸气设定量超过5%后,两者相差不大。吸附钾蒸气后,两种焦炭的反应性均随钾蒸气的增多而增强,反应后强度则降低。     

捣固焦技术的研究进展

捣固焦在经济性、焦炭传统质量指标方面具有优势，但在高炉实际应用效果上存在一定争议。综述了捣固焦的优势与存在的问题，对比了捣固焦与顶装焦的差异，总结了现有研究的不足。认为，捣固工艺能够扩充煤种数量，改善焦炭的质量指标；部分企业无法制定出符合高炉生产的捣固焦操作制度，导致高炉炼铁时捣固焦溶损反应后，强度下降程度明显高于顶装焦；与传统热态强度指标相近的顶装焦相比，捣固焦受高炉冶炼温度变化及碱金属富集的影响，结构破坏更为严重；捣固焦微观结构中存在“盲肠状”气孔，光学组织中镶嵌结构体积分数较低，微晶结构中无序微晶较多，可能造成溶损反应后劣化程度远大于顶装焦的结果；捣固焦未能普遍应用于大型高炉的原因还需要深入探索，现有的焦炭质量评价方法也存在一定的局限性。因此，评价捣固焦质量时充分考虑温度及碱金属的影响，同时使用不同方法对捣固焦的微观结构深入分析，还需要继续探索捣固焦在大高炉成功应用的操作制度，降低生产成本。     

基于煤岩法研究捣固工艺对焦炭性质干预程度

捣固炼焦工艺可以减少焦化过程中优质炼焦煤的配加比例，在保证焦炭质量的同时可以降低焦炭生产成本，但大量生产实践发现捣固焦替代顶装焦应用于中大型高炉时存在诸多问题。为了探究捣固焦在大型高炉上合理的使用方式，采用煤岩法分析了多来源的捣固焦与顶装焦光学组织分布、各向同性总和(ΣISO,isotropic sum)及光学组织指数(OTI,optical texture index),探究了各光学组织指数在两者之间的差异性，认为现有焦炭光学评价指标对捣固焦热态性质预测准确性不足。使用多元线性拟合法构建了焦炭光学组织与热态性质的关系函数，通过光学组织与顶装焦热态性质的关系函数，预测多种捣固焦在相同配煤条件下使用顶装工艺所得到的焦炭的热态性质，用于描述捣固工艺对焦炭热态性质的影响。结果表明，捣固焦与顶装焦各光学组织含量差异明显。捣固焦不同光学组织含量分布范围较大，各向同性组织较多，各向异性组织总量较少且细粒镶嵌组织占比较高，所以捣固焦各向同性总和占比普遍高于顶装焦，不同捣固焦之间的光学组织指数差异性较大且整体低于顶装焦。针对现有焦炭光学评价指标对捣固焦热态性质预测准确性不足的问题，对焦炭光学组织分布与...     

COREX用焦在铁水中的渗碳特性

 钢铁工业是支撑国民经济发展的基础产业,同时也属于资源和能源密集型行业,随着国家严格的环保政策的逐渐实施,其面临的资源和环保要求日益增加。传统高炉炼铁生产工艺由于存在能耗高、污染物排放多的弊端,发展受到了限制,因此非高炉炼铁工艺的研究和应用日益受到钢铁行业的重视。系统研究了COREX熔融还原非高炉炼铁工艺使用的顶装焦、捣固焦和气煤焦在铁水中渗碳特性,并分析了3种不同样品在铁水中的渗碳动力学行为。研究结果表明,高温铁水与碳原子接触时发生渗碳反应的吉布斯自由能远小于Fe₃C生成反应的吉布斯自由能,焦炭与高温铁水接触被消耗的过程以渗碳反应为主。顶装焦、捣固焦和气煤焦3种焦炭样品与高温液态铁水接触后迅速发生渗碳反应,铁水中碳含量快速增加,但铁水中碳含量增加的幅度随着铁水中碳含量的升高而快速降低,在渗碳反应时间超过120 min后铁水中的碳含量基本保持恒定。3种焦炭在铁水中的渗碳速率由高到低分别为气煤焦、顶装焦和捣固焦,铁水温度对渗碳过程具有明显的影响,随着温度的升高,渗碳速率和最终铁水中的碳含量增加。动力学分析表明,捣固焦在铁水中的渗碳活化能最高,顶装焦次之,气煤焦最小。     

不同变质程度煤焦炭光学组织与冷热性能

 为研究煤的变质程度对焦炭光学组织的影响以及焦炭光学组织和冷热性能的关系,对30余种炼焦煤的镜质体最大反射率以及成焦后焦炭的光学组织和冷热性能进行测试。结果表明,焦炭的光学组织随炼焦煤的变质程度呈现规律性变化,镶嵌结构体积分数随镜质体最大反射率变化可分为快速增加、平稳和缓慢下降3 个阶段;∑ISO 体积分数随镜质体最大反射率的变化趋势与之相反。焦炭的冷热性能和光学组织体积分数之间可以建立回归方程,焦炭的反应性随着∑ISO体积分数的增加而升高,而反应后强度随镶嵌结构体积分数的增加而升高。回归方程用于指导炼焦生产后,经济效益显著。     

捣固焦炭内在质量及等反应后强度指标

 为了研究捣固焦炭对大高炉的适应性,在1050～1200℃使用焦炭连续热反应装置对A类顶装焦、B类捣固焦、C类捣固焦3类焦炭进行等温等反应的溶损反应。当焦炭的失重率分别达到30%,35%,40%时,停止反应,通过I型转鼓检测焦炭的反应后强度。结果表明：捣固处理在一定程度上可以改善焦炭的热态性质;在1100～1150℃时焦炭强度破坏程度最严重;等反应后强度与国家标准CSR存在差异性。     

锌对捣固焦和顶装焦气化反应的催化作用

采用液相吸附法研究了不同温度、富锌量等条件对捣固焦和顶装焦气化反应的影响,并结合XRD、扫描电子显微镜和光学显微镜对比分析了锌对2种焦炭气化反应后的微晶结构、显微结构、孔结构的影响。研究结果表明,升高温度和增大富锌量均能使焦炭反应性增大,反应后焦炭强度减小。反应温度低于1 000℃时,锌对焦炭气化反应的影响较小,而在1 100℃时,2种焦炭的反应率随富锌浓度的增大快速增大,且富锌后顶装焦的反应率比捣固焦高约1%~2%。XRD分析表明,锌对焦炭有序化微晶气化反应的催化作用大于无序化微晶,从而导致气化反应后焦炭微晶片层的堆积高度减小,石墨化程度降低。结合扫描电子显微镜和光学显微全景图发现,锌在催化焦炭气化反应过程中孔壁变薄甚至消失,孔面积和孔直径增大,孔的贯穿连通程度加大,为锌蒸气的渗透和气化反应的动力学提供有利条件,导致反应进一步被加剧,但捣固焦较致密的孔结构使其在气化反应中具有优于顶装焦的抗锌催化能力。     

CO2-H2O混合气体与捣固焦和顶装焦深度反应影响

 由于全球气候变暖,CO₂的减排逐渐成为人们关注的热点。钢铁工业作为CO₂排放大户,需要严格控制其CO₂的排放量,富氢炼铁由于具有降低碳排放的特点,已经成为冶金工艺未来发展趋势,但富氢燃料的使用会在高炉内产生大量水蒸气,所以研究高炉中不同种类焦炭与CO₂-H₂O混合气体在气化溶损反应下的变化至关重要,可以为高炉富氢冶炼条件下焦炭的选择和质量的控制提供理论依据。通过研究不同含量CO₂-H₂O气体通入管式炉中与捣固焦和顶装焦发生深度气化溶损反应,分析CO₂-H₂O混合气体中水蒸气含量变化产生的气化反应溶损差异、焦炭有机官能团和碳素结构的变化规律以及利用未反应核模型分析气化反应过程中限制性环节。研究结果表明,两种焦炭气化反应的限制性环节为界面化学反应,通过对比顶装焦和捣固焦颗粒气化溶损过程中边缘、中间、中心隙结构和相对密度上的差异发现,随着CO₂-H₂O混合气体中水蒸气含量的增加,两种焦炭表面溶损反应较其他两部分更加严重,出现了明显的开孔现象,并且捣固焦的内部开裂情况更加严重。结合FT-IR分析可知,水蒸气能够加剧气化反应过程中顶装焦和捣固焦结构内脂肪族官能团和甲基的消耗,从而导致两种焦炭的芳香度升高,同时反应后捣固焦样品中芳香烃的缩合程度增加。     

西昌钢钒2号高炉全捣固焦快速开炉实践

对西昌钢钒2号高炉全捣固焦快速开炉实践进行了总结。与顶装焦相比,捣固焦显气孔率低约7%,堆比重增大约8%,燃烧失重率低约3%~5%,为此,全捣固焦开炉装料参数在顶装焦开炉装料参数的基础上进行了修正。通过对捣固焦的冶炼特征、下料轨迹、装料方案、开炉操作制度等方面的优化研究,2号高炉开炉第4天,利用系数达到了2.1以上,实现了高钛型钒钛磁铁矿高炉用全捣固焦的快速开炉。     

捣固焦与顶装焦性能差异探析北大核心

从机械性能和热态性能方面对比了顶装焦与捣固焦的主要性能差异,并从成分和结构两方面分析了造成这些差异的原因。分析发现,顶装焦的机械性能和热态性能均优于捣固焦;两种焦炭在成分和结构上均存在差异,这些差异是导致其性能差异的原因。捣固焦相对于顶装焦灰分较高、灰分中碱性氧化物高、裂纹多、气孔多、气孔壁薄、各向同性多,这些是导致其机械性能和热态性能低于顶装焦的主要原因。     

延长碳化时间对焦炭性能的影响

为了研究延长碳化时间对焦炭质量的影响,通过对焦炭块度、冷热强度和气孔率等指标进行宏观分析,并且从焦炭显微结构微观角度分析延长碳化时间对焦炭内部结构的改变。结果表明,随着碳化时间的延长,焦炭中的镶嵌组织逐渐增多,光学组织之间有很好的结合性,减少了裂纹的发生,阻止了裂纹的延展;焦炭的块度大幅提高,冷热性能均有所改善,孔径和气孔率都有所降低,焦炭的反应性降低。     

王家岭瘦焦煤在宣钢配煤生产中的应用

为积极应对炼焦煤资源供应趋紧、质量下滑和价格波动等多变因素影响,河钢宣钢公司优化炼焦煤资源、配煤结构,深入市场探寻炼焦煤新资源,以小焦炉试验和煤岩分析为技术支撑,研究新资源的质量性能和各炼焦煤种的配入比例,开展配加王家岭瘦焦煤的多种配煤优选方案,在保证焦炭强度不降低的基础上,瘦煤配比提高至14%。通过对配合煤硫分和黏结指数的测算,扩大了炼焦煤资源,用普通焦煤代替部分高价低硫柳林类焦煤,降低了公司的配煤成本。     

风选调湿技术对炼焦煤焦化性能的影响

采用炼焦煤风选调湿技术,对混合煤进行了风选分级,并通过煤样分析、堆密度试验和40 kg焦炉炼焦试验,分析了风选调湿分级粉碎后粒度分布与湿度对焦化性能的影响。对炼焦煤样按分级粉碎与不分级粉碎处理,并在此基础上进行选择性筛分和细度调整,按6种粒度分布进行对比试验。结果表明,采用分级粉碎焦炭的抗碎强度M40提高1.9%～5.8%,耐磨强度M10改善0.1%～0.3%;煤样的粉碎细度从73.0%提高到84.0%,焦炭的抗碎强度提高2.4%～4.1%,焦炭的耐磨强度改善0.5%～0.7%;筛除部分小于1 mm颗粒的煤样堆密度提高,焦炭的耐磨强度改善。煤样的堆密度随着煤样水分的增加而逐渐减小,当煤样水分大于8%时逐渐趋于稳定。给出了堆密度与煤样水分的非线性回归方程,进行了中位径、煤样水分对堆密度影响的双因素方差分析。研究结果有利于风选调湿技术的工程优化设计改进。     

配加大剂量气煤改质炼焦

 为了降低焦炭成本、减少主焦煤、增加低价气煤在配合煤中的用量,以2种气煤、2种肥煤、2种焦煤、1种瘦煤和1种自主研发的煤粉改质剂为原料,在2 kg实验室炼焦炉上开展了大比例气煤改质炼焦试验。试验结果表明,当主焦煤配比低于50%,气煤配比达到35%时,所炼制焦炭的质量指标将急剧恶化,其反应性(CRI)大于36%,反应后强度(CSR)低于50%,不能满足中、大型高炉顺行需求;但在改质剂的作用下,使用气煤逐步替代主焦煤炼焦时,所炼制改质焦炭的热态强度指标均得到显著改善,尽管配合煤中气煤配比提升到45%,主焦煤配比降到40%,仍能生产CRI小于30%,CSR大于58%的改质焦炭。结合SEM、XRD和Raman检测分析焦炭微观层面的差异,结果表明,在炼焦配合煤中添加大剂量气煤,会增加焦炭气孔的数量和尺寸以及无定型碳含量,同时降低焦炭微晶单元的体积和致密度,导致焦炭反应性增加,反应后强度降低;添加改质剂后,上述现象在改质焦炭中可得到显著改善,并且高比例气煤添加下所炼制改质焦炭微观结构和组分的分布可达到高比例主焦煤配加下所炼制生产焦炭的水平。最后,通过工业性试验验证了在改质剂的作用下向炼焦配合煤中添加45%气煤生产优质冶金焦炭是可行的,找到了一种节约主焦煤、降低炼焦配煤成本的新方法。     

大比例气煤配煤炼焦技术研究

介绍了大比例气煤配煤炼焦技术研究和应用情况.实验室模拟常规炼焦煤破碎工艺条件试验表明,当配煤炼焦满足一定的工艺技术指标时,气煤单独炼焦所得焦炭的同性结构和惰性结构在配煤炼焦时会不同程度减少.在6m焦炉开展的大比例气煤配煤试生产攻关结果表明,合理提高气煤的配比至10％、16％、20％,焦炭质量能满足大高炉要求,其中热强度可达到64.4％以上,转鼓强度（M40）可达到87％以上,不仅可以降低焦炭灰分,而且还可以降低配煤成本,从而提高企业经济效益.     

攀钢配加气煤和瘦煤炼焦试验

为了在稳定焦炭质量的前提下丰富配煤结构,降低炼焦配煤成本,开展了配加气煤和瘦煤炼焦试验研究。试验根据攀钢西昌钢钒对焦炭质量的需求,利用胶质层重叠原理和按照煤阶相近替代的思路,制定了以气煤代替1/3焦煤、以瘦煤代替焦煤的配煤炼焦试验方案,并在200 kg焦炉上开展了炼焦试验。结果表明,以所选气煤、瘦煤代替1/3焦煤、焦煤配煤炼焦,随着气煤和瘦煤配比的增加,焦炭质量呈下降趋势,当气煤配比为15%、瘦煤配比为12%时,焦炭CSR为55%,对应生产焦炭质量能够满足高炉需求。     

40kg焦炉制备型煤铁焦的实验研究

为探索铁矿粉配比和煤种对铁焦制备的影响,以40kg焦炉实验方式进行了现场混合煤和1/3焦煤的铁焦制备。研究表明：在1/3焦煤配比为50%~90%（质量分数）范围内,以1/3焦煤:铁矿粉为9∶1的效果最佳,M40为54.3%,M10为8.8%,金属化率可以达到60%左右,所得焦炭反应性CRI为42.5%,提高铁矿粉配比,则铁焦内部孔洞尺寸和数目增加,M40指标下降,M10指标上升,但CRI指标增加。     

气煤替代1/3焦煤的配煤方案优化试验

为扩大炼焦煤资源、降低焦化企业配煤成本,通过坩埚焦试验和40 kg小焦炉试验考察了 3种气煤(分别记为QM1、QM2和QM3)替代某焦化企业工业配煤方案中1/3焦煤的可行性,并采用镜质体反射率分布图对气煤的适宜配入比例进行了优化.结果表明,在原生产配煤方案中,当气煤替换比为8％时,焦炭冷态强度变化较小,但其热态强度均有...     

炼焦工艺对干煤和湿煤成焦质量的影响

为了更好地优化炼焦工艺,有效地改善配合煤炼焦的成焦质量,系统性地分析了炼焦工艺及干煤和湿煤炼焦对焦炭强度与反应性的影响.采用5 kg试验焦炉对多种工况下的干煤(水分低于3％)和湿煤(水分高于6％)分别进行炼焦试验.通过研究装炉煤的水分、干基堆密度以及装炉温度对干煤和湿煤成焦强度及焦炭反应性(CRI)的影响,并结合干煤和...