顶装焦炭和捣固焦炭性能评价研究

发布时间：2020-10-29 08:12

　　 我国优质炼焦煤资源日益枯竭,从国外引进焦煤和肥煤价格又太高,传统顶装炼焦工艺不利于钢铁企业降低成本。捣固炼焦技术可以在多配入弱粘结煤的条件下生产出满足高炉使用指标的焦炭,具有节约优质煤和降低成本的优势,然而捣固焦炭在高炉中的使用效果也众说纷纭、褒贬不一。捣固焦炭在工艺和配煤结构都和顶装焦炭不同,所以常用指标和微观结构与顶装焦炭存在较大差距,本文通过对一种捣固焦炭和一种顶装焦炭的基础指标、微观结构、气化反应特性以及反应后结构变化进行对比研究,综合比较两种焦炭差异。主要内容和结论如下:(1)捣固焦炭和顶装焦炭化学成分相近,冷态强度指标一致,国标CRI高于顶装焦炭,国标CSR低于顶装焦炭,等溶损率及基质反应实验表明,顶装焦炭和捣固焦炭等溶损率后强度CSR_25(N-Iso)差值比国标CSR差值减小,说明捣固焦炭国标反应后强度低的主要原因是溶损率过高,而与焦炭物理结构包含的气孔结构和基质强度无明显关系,顶装焦炭因各向同性等光学组织成分稍多,故基质反应性稍高。(2)顶装焦炭内部大气孔数量较多、气孔形状比较规则、分布均匀,溶损反应后气孔壁上形成许多小气孔,原有气孔变大,气孔率增加,溶损后气孔分布比较均匀;捣固焦炭内部小气孔数量较多,存在相当多一部分扁孔,长宽比很大,增加了捣固焦炭的比表面积,进而增加焦炭反应性,使得气化反应失重率增加,此外气孔形状不规则、分布不均匀,孔壁薄厚不一,溶损反应后,小气孔变大,气孔壁逐渐变薄,焦炭内部的闭气孔变成开气孔并且参与反应,气孔率增加幅度大于顶装焦炭,溶损后气孔分布不均匀,抗溶损能力稍差。(3)使用不同温度下溶损率25%的反应后强度CSR_25(Iso)探讨溶损反应动力学行为对捣固焦炭和顶装焦炭溶损后强度的影响,对等时间法(国标)和等溶损率法对比。结果表明,与国标法相比,等溶损率法测得的焦炭反应后强度差距较小,随着反应温度升高,两种焦炭反应速率明显升高,除捣固焦炭在1150℃反应后强度最低,两种焦炭反应后强度明显增加,并且差距不大;通过模式配合法求得粉状顶装焦炭和捣固焦炭的活化能分别为146.5kJ/mol和166.66kJ/mol,不同温度下块状焦炭反应速率与粉状焦炭对比可知,低温下因捣固焦炭气孔发达、比表面积大,活性位点比较多,更容易与CO_2接触并反应,高温下捣固焦炭基质反应速率高于顶装焦炭加之气孔发达,即使趋于表面反应,捣固焦炭反应速率高于顶装焦炭。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TQ520.1
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1. 文献综述
    1.1 引言
    1.2 高炉中焦炭的作用及其质量评价
        1.2.1 焦炭在高炉中的作用
        1.2.2 焦炭质量评价主要指标
    1.3 焦炭在高炉中的行为
        1.3.1 焦炭在高炉中的状态
        1.3.2 高炉中焦炭的劣化
    1.4 捣固焦炭简介
        1.4.1 捣固炼焦技术简介
        1.4.2 国内外捣固炼焦发展和研究现状
    1.5 主要研究意义和主要内容
2. 焦炭基础性能及热性质指标分析
    2.1 实验方案及方法
        2.1.1 焦炭工业分析和元素分析
        2.1.2 焦炭转鼓强度测定
        2.1.3 焦炭热态性质测定
        2.1.4 焦炭基质反应性测定
        2.1.5 焦炭石墨化度测定
        2.1.6 焦炭光学组织结构测定
    2.2 实验结果及讨论
        2.2.1 焦炭基础性能指标分析
        2.2.2 两种实验方法反应性及反应后强度比较
        2.2.3 焦炭基质反应性分析
    2.3 小结
3. 焦炭气孔结构研究
    3.1 实验方案及方法
        3.1.1 排水法焦炭气孔率测定
        3.1.2 焦炭气孔分布及比表面积测定
        3.1.3 焦炭气孔形貌及图像分析法气孔率测定
    3.2 实验结果及讨论
        3.2.1 焦炭气孔结构分析
        3.2.2 溶损反应后焦炭气孔结构变化
    3.3 小结
4. 焦炭溶损反应动力学分析
    4.1 实验方案及方法
        4.1.1 粉状焦炭气化反应实验方案
        4.1.2 块状焦炭溶损反应实验方案
    4.2 结果分析及讨论
        4.2.1 粉状焦炭气化反应特性研究
        4.2.2 块状焦炭溶损反应特性研究
    4.3 小结
5. 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
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本文编号：2860623