顶装与捣固的混合焦热态性质变化规律研究

发布时间：2020-06-19 10:45

【摘要】：当前随着国家对钢铁去产能和环境保护的双重压力下,降本增效已成为冶金企业紧迫任务,一方面高炉大型化及冶炼技术的发展对焦炭热性质提出更高的要求;另一方面我国优质炼焦煤资源短缺,迫使企业寻求扩大炼焦煤资源。捣固炼焦具有相应的成本优势,其焦炭具有低显气孔率、高冷态强度和反应性偏高等特点,但是3200m3以上大高炉生产很难应用。为此,本文通过利用连续热失重装置测定混合焦炭与CO2的反应行为,以不同种类的顶装焦与捣固焦为实验焦样,通过上下分层混合试验、1:1比例等温等反应性试验、不同比例等温试验以及不同比例非等温试验,考察混合焦炭各自焦炭的热态性质变化规律,为高炉生产使用混合焦炭提供理论依据。下层焦炭的反应转化率远高于上层焦炭,下层焦炭的反应后强度远低于上层焦炭,说明混合焦炭与CO2存在位置效应,即距离氧化气源越近或者越先接触氧化性气体,焦炭的反应性越高;在32%的等反应性的1:1混合焦炭反应研究中,捣固焦的反应转化率要远大于顶装焦,反应后强度要远低于顶装焦,利用反应动力学分析,顶装焦的活化能Ea要高于捣固焦,说明CO2优先与混合焦炭中的捣固焦进行碳溶反应,在高炉实际生产中添加捣固焦可保护顶装焦的骨架支撑作用。在不同比例混合焦炭的等温以及非等温研究中,随着捣固焦混入比例的增大,混合焦炭整体的反应性逐渐增加,整体的反应后强度逐渐降低,其中捣固焦均表现出反应性增大、反应后强度减小的趋势,顶装焦均表现出反应性减小,反应后强度增大的趋势,说明捣固焦与顶装焦在热性质方面具有良好的互补性。通过全面研究顶装与捣固混合焦的热态反应性变化规律,对拓宽高炉焦来源和提高高炉操作利用系数具有重要的理论和实际意义。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF526.1
【图文】：

图 1-3 焦炭气化过程Fig.1-3 Coke gasification process焦炭的溶损反应主要有以下 5 个步骤组成：(1)反应气体 CO2在浓度差和气流的作用下从外界穿过气膜扩散至焦炭颗粒表面；(2)CO2气体从颗粒表面扩散至气孔孔道内；(3)CO2在焦炭颗粒内部的气孔壁表面进行气化反应，导致气孔孔径变大，气孔穿透贯通，闭气孔被打通形成外气孔；(4)反应生产的 CO 气体在浓度差的作用下从焦然颗粒内部气孔扩散至颗粒外表面；(5)从内部气孔扩散出来的 CO 气体与在表面反应生成的 CO 气体在浓度差的推动下扩散至 CO2主体气体中。其中，步骤(1)和步骤(5)是外扩散过程，步骤(2)和步骤(4)是内扩散过程，这四个步骤都属于物理过程，其扩散速率的大小受到浓度差的控制。步骤(3)属于化学过程，包括 CO2气体的吸附、化学反应和 CO 气体的解吸，其被称为本征动力学过程，反应速率的大小受指前因子、活化能大小等控制。

58图 3-24 顶装焦与捣固焦的 SEM 图像Fig.3-24 the SEM pictures of top loading coke and tamping coke

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本文编号：2720684