碱金属对焦炭溶损反应及劣化特征的影响
发布时间：2021-04-11 07:55
通常认为,高炉中碱金属极大程度的加剧了焦炭劣化。为了模拟高炉中焦炭吸附碱金属的特性,采用高温碳热还原法制取K、Na蒸汽,并对四种工业焦炭进行了纯K蒸气、纯Na蒸气和K、Na比为1:1的碱金属蒸汽吸附测试。吸附结果表明,焦炭对钾钠比为1:1的碱金属蒸汽吸附量最大,对K蒸汽的吸附量最小。结合对富集碱金属焦炭核心区域的电镜及能谱分析发现,焦炭对钠的吸收量多于对钾的吸收,焦炭内核的Na明显多于K,说明Na蒸汽能进入焦炭更深的内部。对未吸附碱金属焦炭进行微米级显微气孔结构、光学组织分析以及比表面分析,结果发现,碱金属富集量高的焦炭具有光学组织各向异性程度高、孔隙率高、平均孔径大和比表面积大的特性。富碱焦炭的机械强度测试和国标热性质指标（CRI、CSR）测试表明,焦炭的机械强度均有一定程度降低,CRI显著提高,CSR显著下降。对其进一步用连续热失重法测试得到的结果表明,K和Na对焦炭溶损过程的催化有一定差异。富K焦炭在溶损前期的反应速率快,富Na焦炭在溶损后期的反应速率快;由于溶损反应更趋近于表面反应,所以富K焦炭的CSR25更高。Na对焦炭内核有更强的催化作用,所以富Na焦...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高炉炉型示意图
第1章文献综述-5-并形成初渣。由于这一区域为碱富集区[7]，焦炭结构会因碱金属的侵蚀而遭到更加严重的破坏，其块度、强度急剧下降，同时焦炭劣化程度的加深使其粉化现象更加严重，降低了高炉的透气性。因此，保持焦炭块度大小均匀和提高焦炭反应后强度对改善高炉软熔带状况有重要作用。1—块状带；2—软融带；3—滴落带；4—风口区；5—死料柱图2高炉区域分布Fig.2Regionaldistributioninblastfurnace3）滴落带：滴落带在软融带下方，温度在1350℃以上。在滴落带中，滴落的液态渣铁会与焦炭进行多种复杂的化学反应，同时由于液态渣铁的剥蚀，焦炭的质量会进一步下降。液铁与焦炭进行反应的过程中，会出现生铁渗碳现象，液铁的碳含量增加到2%，在进入炉缸之前，其碳含量达到4%左右。虽然渗碳作用促进焦炭的溶损劣化并降低其质量，但是滴落带中焦炭的溶损反应程度已经下降，所以焦炭不会发生更深层次的劣化，它仍可以维持煤气流的均匀流动并作为料柱骨架支撑滴落带，保证高炉的透气性。4）风口回旋区：风口回旋区是炉缸外围焦炭燃烧的空腔，焦炭及煤粉与鼓入的热风发生燃烧反应，产生高热煤气，是炉内温度最高的区域。回旋区周围的焦炭块度大小不一，进入回旋区时焦炭互相碰撞，因此各个块度的焦炭进入回旋区的速度各不相同。由此导致焦炭在回旋区中的速度块且波动范围很大。由于焦炭块度大，比表面积小，焦炭不能在极短的时间内完全燃烧分解，所以焦炭会在鼓风作用的撞
华北理工大学硕士论文-6-击下不断的进行回旋运动，直至燃烧到完全气化。因鼓风动能和炉料移动，焦炭在空腔外围以不同的状态分布在整个风口区域，如图3所示。在炉中作高速回旋运动的炉料和气流产生的离心力与作用在此区域外部的料柱有效重力存在相平衡，进而在风口前形成了有一定尺寸的梨形疏松区，即回旋区。在回旋区中，焦炭会剧烈的燃烧。回旋区上方是来自滴落带的大块焦炭，这部分焦炭称为炉腹焦。炉腹焦会源源不断的进入风口回旋区中燃烧气化。炉腹焦的强度大小和受热劣化的行为对对风口区的状态有重要影响。由于焦炭块度较大，在回旋区未完全燃烧的焦炭会暂时进入区域3中并再次回到回旋区中继续燃烧。这些不断循环的焦炭所在的区域称为回旋区焦炭。它受到了严重的磨损碰撞和高温的影响，其表面有较高的石墨化度。燃烧磨损后的焦粉会随着液铁、液渣沉积到回旋区下方并紧密堆积在一起，这个区域称为雀巢焦，若进料的焦炭是容易粉化的焦炭，则雀巢焦会扩大，进而破坏高炉的透气性，不利于液铁、液渣的下行。雀巢焦下方是大块焦炭区，它是在中心死料柱移动和风口与风口间的焦炭堆向下移动中形成的。1—回旋区；2—炉腹焦；3—回旋区焦炭；4—雀巢焦；5—大块焦炭区；6—死料柱图3风口回旋区周围的焦炭[4]Fig.3Cokearoundraceway[4]5）死料柱：死料柱是滴落带下方中心部位的焦炭。这部分焦炭处在上部炉料的压力之下和下部液态渣铁的浮力之上，四周还受到鼓风的影响，因此它始终处于稳定的状态，直到碳素完全耗尽，灰分进入渣中为止。死料柱除了对煤气和液态渣铁起到渗透作用外，还会影响炉缸的活跃程度和出铁出渣时渣、铁的流动状态。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有害元素对焦炭气化反应的影响及展望[J]. 张淑会,周晓佳,兰臣臣,郄亚娜,吕庆. 钢铁研究学报. 2019(09)
[2]用于高炉炼铁的低CSR焦炭机理探讨[J]. 李杰,程欢,梁英华,黄世平. 铸造技术. 2019(08)
[3]温度条件对焦炭热强度的影响规律研究[J]. 程欢,张洪波,梁英华,尤新东,张文强,谢全安,王杰平. 铸造技术. 2019(06)
[4]高炉内焦炭行为的理论研究[J]. 董茂林,金荣镇,崔松梅,沈海波,郑朋超. 河南冶金. 2019(01)
[5]浅谈冶金用焦炭的热强度指标要求及检验[J]. 周玮. 冶金管理. 2019(01)
[6]不同CRI和CSR的焦炭溶损劣化行为研究[J]. 冯硕,刘学燕,黄浚宸,胡文佳,汪琦. 辽宁科技大学学报. 2018(05)
[7]焦炭热性质评价方法的研究进展[J]. 谢全安,魏侦凯,郭瑞,程欢. 钢铁. 2018(09)
[8]焦炭反应性与反应后强度的再探讨[J]. 陈鹏,许红英. 甘肃冶金. 2018(03)
[9]碱金属对高炉冶炼的危害及防治措施探讨[J]. 王博. 科技风. 2018(16)
[10]不同反应性焦炭溶损劣化行为[J]. 李明贺,黄浚宸,程欢,汪琦. 辽宁科技大学学报. 2017(06)
硕士论文
[1]高炉碱金属行为的研究[D]. 刘伟.武汉科技大学 2004
本文编号：3130877
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高炉炉型示意图
第1章文献综述-5-并形成初渣。由于这一区域为碱富集区[7]，焦炭结构会因碱金属的侵蚀而遭到更加严重的破坏，其块度、强度急剧下降，同时焦炭劣化程度的加深使其粉化现象更加严重，降低了高炉的透气性。因此，保持焦炭块度大小均匀和提高焦炭反应后强度对改善高炉软熔带状况有重要作用。1—块状带；2—软融带；3—滴落带；4—风口区；5—死料柱图2高炉区域分布Fig.2Regionaldistributioninblastfurnace3）滴落带：滴落带在软融带下方，温度在1350℃以上。在滴落带中，滴落的液态渣铁会与焦炭进行多种复杂的化学反应，同时由于液态渣铁的剥蚀，焦炭的质量会进一步下降。液铁与焦炭进行反应的过程中，会出现生铁渗碳现象，液铁的碳含量增加到2%，在进入炉缸之前，其碳含量达到4%左右。虽然渗碳作用促进焦炭的溶损劣化并降低其质量，但是滴落带中焦炭的溶损反应程度已经下降，所以焦炭不会发生更深层次的劣化，它仍可以维持煤气流的均匀流动并作为料柱骨架支撑滴落带，保证高炉的透气性。4）风口回旋区：风口回旋区是炉缸外围焦炭燃烧的空腔，焦炭及煤粉与鼓入的热风发生燃烧反应，产生高热煤气，是炉内温度最高的区域。回旋区周围的焦炭块度大小不一，进入回旋区时焦炭互相碰撞，因此各个块度的焦炭进入回旋区的速度各不相同。由此导致焦炭在回旋区中的速度块且波动范围很大。由于焦炭块度大，比表面积小，焦炭不能在极短的时间内完全燃烧分解，所以焦炭会在鼓风作用的撞
华北理工大学硕士论文-6-击下不断的进行回旋运动，直至燃烧到完全气化。因鼓风动能和炉料移动，焦炭在空腔外围以不同的状态分布在整个风口区域，如图3所示。在炉中作高速回旋运动的炉料和气流产生的离心力与作用在此区域外部的料柱有效重力存在相平衡，进而在风口前形成了有一定尺寸的梨形疏松区，即回旋区。在回旋区中，焦炭会剧烈的燃烧。回旋区上方是来自滴落带的大块焦炭，这部分焦炭称为炉腹焦。炉腹焦会源源不断的进入风口回旋区中燃烧气化。炉腹焦的强度大小和受热劣化的行为对对风口区的状态有重要影响。由于焦炭块度较大，在回旋区未完全燃烧的焦炭会暂时进入区域3中并再次回到回旋区中继续燃烧。这些不断循环的焦炭所在的区域称为回旋区焦炭。它受到了严重的磨损碰撞和高温的影响，其表面有较高的石墨化度。燃烧磨损后的焦粉会随着液铁、液渣沉积到回旋区下方并紧密堆积在一起，这个区域称为雀巢焦，若进料的焦炭是容易粉化的焦炭，则雀巢焦会扩大，进而破坏高炉的透气性，不利于液铁、液渣的下行。雀巢焦下方是大块焦炭区，它是在中心死料柱移动和风口与风口间的焦炭堆向下移动中形成的。1—回旋区；2—炉腹焦；3—回旋区焦炭；4—雀巢焦；5—大块焦炭区；6—死料柱图3风口回旋区周围的焦炭[4]Fig.3Cokearoundraceway[4]5）死料柱：死料柱是滴落带下方中心部位的焦炭。这部分焦炭处在上部炉料的压力之下和下部液态渣铁的浮力之上，四周还受到鼓风的影响，因此它始终处于稳定的状态，直到碳素完全耗尽，灰分进入渣中为止。死料柱除了对煤气和液态渣铁起到渗透作用外，还会影响炉缸的活跃程度和出铁出渣时渣、铁的流动状态。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有害元素对焦炭气化反应的影响及展望[J]. 张淑会,周晓佳,兰臣臣,郄亚娜,吕庆. 钢铁研究学报. 2019(09)
[2]用于高炉炼铁的低CSR焦炭机理探讨[J]. 李杰,程欢,梁英华,黄世平. 铸造技术. 2019(08)
[3]温度条件对焦炭热强度的影响规律研究[J]. 程欢,张洪波,梁英华,尤新东,张文强,谢全安,王杰平. 铸造技术. 2019(06)
[4]高炉内焦炭行为的理论研究[J]. 董茂林,金荣镇,崔松梅,沈海波,郑朋超. 河南冶金. 2019(01)
[5]浅谈冶金用焦炭的热强度指标要求及检验[J]. 周玮. 冶金管理. 2019(01)
[6]不同CRI和CSR的焦炭溶损劣化行为研究[J]. 冯硕,刘学燕,黄浚宸,胡文佳,汪琦. 辽宁科技大学学报. 2018(05)
[7]焦炭热性质评价方法的研究进展[J]. 谢全安,魏侦凯,郭瑞,程欢. 钢铁. 2018(09)
[8]焦炭反应性与反应后强度的再探讨[J]. 陈鹏,许红英. 甘肃冶金. 2018(03)
[9]碱金属对高炉冶炼的危害及防治措施探讨[J]. 王博. 科技风. 2018(16)
[10]不同反应性焦炭溶损劣化行为[J]. 李明贺,黄浚宸,程欢,汪琦. 辽宁科技大学学报. 2017(06)
硕士论文
[1]高炉碱金属行为的研究[D]. 刘伟.武汉科技大学 2004
本文编号：3130877
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