氯在高炉内的反应行为研究
发布时间：2020-07-22 11:33
【摘要】：外矿入炉比例增大、喷煤比提高、烧结矿表面喷洒氯化钙等因素导致高炉冶炼氯含量上升,由此给高炉冶炼带来一系列影响。基于生产实际状况,对高炉进行了氯平衡测试和分析,得到了高炉冶炼工艺氯的分布和主要来源,提出了降低高炉氯危害的有效措施;建立了氯元素在高炉内反应的热力学理论,分析了氯在高炉不同区域反应特点与规律;研究了 CaCl_2和HCl气体对炉料冶金性能的影响规律,以及喷吹煤粉中氯化物的析出特性。为减少氯元素的危害提供理论依据。结果表明:高炉原燃料中烧结矿用量最大,带入的氯元素也最多,焦炭和煤粉带入的氯次之。高炉正常操作条件下,炉顶煤气带走的氯大部分进入重力灰、布袋灰。因此,应尽量降低CaCl_2添加剂的用量,或开发总体含氯量较低的添加剂;降低焦炭氯含量或降低焦比;选用低氯煤;高炉布袋灰不能再作为烧结原料使用,同时在烧结配料中应尽量降低本系统产生的重力灰的使用量;应建立微量元素检测制度,控制原燃料的微量元素含量。入炉的氯化物在高炉冶炼条件下会发生一系列的化学反应,产生HCl气体。HCl气体与熔剂和铁的氧化物的反应结束温度大多小于1000℃,在高温区域HCl气体可以稳定存在。根据热力学反应建立了高炉内不同碱金属含量条件下,氯化物在高炉内各温度段的存在形以及循环规律。HCl在Fe_2O_3表面进行化学吸附,影响炉料的冶金性能。HCl气体的存在抑制了烧结矿的粉化、阻碍了烧结矿的还原、恶化了焦炭的高温冶金性能。炉料在高炉下降过程中可吸附煤气中的氯化物。温度的升高可使烧结矿吸附氯元素的含量增多,焦炭吸附的氯元素含量则呈现先增加后减少的规律;随着HCl气体流量的增加,烧结矿吸附的氯元素含量逐渐增多;随着炉料粒度的增大,烧结矿吸附的氯元素含量逐渐减少,焦炭吸附的氯元素含量逐渐增大。氯化钙能有效的抑制烧结矿的低温还原粉化,改善烧结矿在低温区的冶金性能。温度对综合炉料在低温区的还原粉化过程有显著影响。其还原粉化过程于400℃开始发生,到900℃时基本结束。喷洒CaCl_2溶液可明显降低矿石的粉化率,大大改善矿石的还原粉化性。对于综合炉料,在高温区1000～1500℃,随着还原温度的升高,矿石和焦炭的失重率均增加。低温燃烧条件下,高炉喷吹用煤氯的析出率受温度和时间影响显著。在300～600℃内随温度上升,氯的析出率迅速增加,600℃时,氯析出率高达90%。随燃烧时间的延长,煤中氯析出率增大,当时间超过30min后,燃烧时间的延长对氯的析出率影响不大,随气氛中O_2含量的增加,氯的析出率缓慢增加。在风口燃烧条件下,煤粉中氯的析出率仅为40%～60%,低于常规燃烧条件下的析出率。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF53
【图文】：
图邋３－５邋ＮａＣｌ－Ｈ２０－Ｎａ２０－ＨＣｌ－Ｃ０－Ｃ０２邋体系优势区域图逡逑Ｆｉｇ．３－５邋Ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｃｅ邋ａｒｅａ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＮａＣｌ－Ｈ２0－Ｎａ２0－ＨＣｌ－ＣＯ－Ｃ0２逡逑由图３－５可知，ＮａＣｌ发生水解反应的初始温度较高，在１７００°Ｃ左右，且反应进逡逑行缓慢，随温度升高，产物中ＨＣ１气体含量略有升高，高温下体系中ＮａＣｌ、Ｈ２０、逡逑Ｎａ２０、ＨＣ１物质共存。可见，ＮａＣｌ在高炉还原气氛和温度下也很难发生水解反应，逡逑可稳定存在高炉中。逡逑视－＊￣ＣａＣＩ２＋２Ｈ２０（ｇ）＝Ｃａ（０Ｈ）２＋２ＨＣＩ⑶逡逑ＮａＱ＋Ｈ２0（ｇ）＝ＮａＯＨ＋ＨＣＩ（ｇ）逦%煎义稀澹停纾茫桑玻玻龋
本文编号：2765758
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF53
【图文】：
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