超高温快速煅烧石灰的特性及其在转炉渣中的溶解行为研究

发布时间：2021-03-30 02:39

　　石灰作为一种重要的工业原料,在冶金、建筑、供电等行业都得到广泛的使用。特别是在炼钢过程中,石灰可起到脱磷、脱硫的作用,其活性直接影响炼钢过程的化渣速度,进而影响熔渣的碱度、粘度和渣/钢间的化学反应能力。转炉中使用石灰石代替活性石灰炼钢造渣工艺,利用钢水物理热直接快速分解石灰石,降低炼钢造渣成本,减少回转窑CO₂排放,解决了石灰冷却运输过程中潮解和碳酸化的问题。研究转炉中使用石灰石代替石灰炼钢可行性、石灰石如何获得高活性度以及如何提高石灰石炼钢的化渣效果等问题逐渐成为人们关注的热点。本文以转炉物料平衡和热平衡为基础,建立转炉富余热量与CaO理论替代比之间的关系,分析了铁水成分与温度、废钢加入量及转炉出钢温度对CaO理论替代比的影响;在转炉成渣温度（1200℃～1500℃）下,对不同粒径不同时间石灰石煅烧产物的活性度、气孔率、比表面积、体积密度等物化性质变化进行研究,并利用SEM-EDS测定样品的微观结构。模拟溅渣护炉后和开吹后分批次将石灰石投入转炉造渣两种情况,分别对其限制性环节进行推导并与实验数据拟合分析,确定了各自适宜的石灰石分解动力学模型;研究了石灰石在转炉渣... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第1章 文献综述
    1.1 石灰石概述
        1.1.1 石灰石简介
        1.1.2 石灰石的种类及用途
    1.2 石灰概述
        1.2.1 石灰简介
        1.2.2 石灰的化学性质
        1.2.3 石灰的物理性质
        1.2.4 冶金石灰
        1.2.5 活性石灰
3分解热力学">    1.3 CaCO₃分解热力学
3分解动力学">    1.4 CaCO₃分解动力学
3分解动力学模型">        1.4.1 CaCO₃分解动力学模型
3缩小的未反应核模型">        1.4.2 CaCO₃缩小的未反应核模型
        1.4.3 界面化学反应为限制性环节时反应模型
        1.4.4 内扩散为限制性环节时反应模型
        1.4.5 外扩散为限制性环节时反应模型
3分解">        1.4.6 热分析动力学研究CaCO₃分解
    1.5 转炉炼钢工艺
        1.5.1 转炉炼钢简介
        1.5.2 转炉炼钢发展过程
    1.6 活性石灰炼钢
        1.6.1 活性石灰生产设备及工艺流程
        1.6.2 活性石灰炼钢反应原理与过程
        1.6.3 活性石灰相关研究
    1.7 石灰石代替活性石灰炼钢
    1.8 课题研究背景、目的及内容
        1.8.1 课题研究背景和目的
        1.8.2 课题研究内容
    1.9 课题研究技术路线及方法
第2章 基于转炉热平衡的石灰石CaO理论替代比研究
    2.1 转炉物料平衡计算
        2.1.1 转炉物料平衡参数设定
        2.1.2 铁水中元素氧化量、耗氧量和氧化产物量
        2.1.3 轻烧白云石成渣量
        2.1.4 炉衬成渣、气态产物及耗氧量
        2.1.5 矿石成渣量
        2.1.6 石灰成渣量
        2.1.7 终渣成分及质量
        2.1.8 转炉钢水质量
        2.1.9 转炉炉气成分及质量
        2.1.10 转炉耗氧量
        2.1.11 转炉物料平衡
    2.2 转炉热平衡计算
        2.2.1 热收入
        2.2.2 热支出
        2.2.3 富余热量
    2.3 石灰石CaO理论替代比计算
    2.4 各因素对石灰石CaO理论替代比的影响
        2.4.1 入炉铁水温度对石灰石CaO理论替代比的影响
        2.4.2 铁水C、Si含量对石灰石CaO理论替代比的影响
        2.4.3 转炉出钢温度对石灰石CaO理论替代比的影响
        2.4.4 废钢加入量对石灰石CaO理论替代比的影响
    2.5 本章小结
第3章 超高温煅烧石灰石微观结构对物化性质的影响
    3.1 石灰石原料成分与微观形貌
    3.2 实验设备与方法
    3.3 石灰石高温快速煅烧过程
3分解模型">        3.3.1 石灰石煅烧过程CaCO₃分解模型
3分解反应转化率">        3.3.2 CaCO₃分解反应转化率
        3.3.3 高温煅烧过程中CaO再结晶对石灰微观结构的影响
    3.4 石灰石体积密度、气孔率
        3.4.1 石灰石体积密度、气孔率的测定方法
        3.4.2 石灰石煅烧后气孔率和体积密度的变化规律
    3.5 石灰石比表面积及孔径分布
        3.5.1 石灰石比表面积的测定方法
        3.5.2 石灰石孔径分布的测定方法
        3.5.3 试样比表面积及孔径分布变化规律
    3.6 石灰石活性度变化规律
    3.7 本章小结
第4章 不同条件下大粒径石灰石分解动力学研究
    4.1 实验研究方法
        4.1.1 实验原料
        4.1.2 实验方法
3分解速度影响因子">    4.2 CaCO₃分解速度影响因子
    4.3 石灰石分解动力学模型I
        4.3.1 传质限制性环节推导
        4.3.2 传热限制性环节推导
        4.3.3 石灰石分解限速环节确定
        4.3.4 界面化学反应控速下石灰石分解机理
    4.4 石灰石分解动力学模型II
        4.4.1 传质限制性环节推导
        4.4.2 传热限制性环节推导
        4.4.3 石灰石分解限速环节确定
2扩散共同控速下石灰石分解机理">        4.4.4 产物层导热与CO₂扩散共同控速下石灰石分解机理
    4.5 本章小结
第5章 石灰石在转炉渣中溶解行为研究
    5.1 研究方法
        5.1.1 实验原料成分
        5.1.2 实验仪器及制样
        5.1.3 实验过程设计
    5.2 实验结果分析
        5.2.1 宏观形貌
        5.2.2 溶解厚度与时间的关系
        5.2.3 微观界面分析
2外扩散现象微观分析">        5.2.4 CO₂外扩散现象微观分析
        5.2.5 石灰石随机溶渣分析
        5.2.6 石灰石在转炉渣中溶解机理
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文和专利
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]转炉采用石灰石替代部分石灰的工业试验[J]. 石磊,钱高伟,朱志鹏,雷强,田勇.  武钢技术. 2013(04)
[2]高温悬浮态下碳酸钙分解反应动力学的研究[J]. 王俊杰,颜碧兰,汪澜,徐迅.  武汉理工大学学报. 2013(05)
[3]高二氧化碳浓度下石灰石的热分解反应动力学[J]. 李辉,张乐乐,段永华,闵永刚.  硅酸盐学报. 2013(05)
[4]石灰石分解特性及微观结构迁移规律研究[J]. 陈鸿伟,陈江涛,危日光,索新良.  热能动力工程. 2013(01)
[5]石灰石替代石灰炼钢造渣效果研究[J]. 王鹏飞,张怀军.  包钢科技. 2012(04)
[6]煅烧冶金石灰活性度分析[J]. 韩金玉,孔祥新,马金邦.  天津冶金. 2007(06)
[7]纳米/微米碳酸钙的结构表征和热分解行为[J]. 唐艳军,李友明,宋晶,潘志东.  物理化学学报. 2007(05)
[8]活性石灰生产及在炼钢中的作用[J]. 孙全应,张巧灵.  特钢技术. 2004(02)
[9]CaCO3分解机理的研究[J]. 郑瑛,陈小华,郑楚光.  动力工程. 2004(02)
[10]活性石灰在钢水精炼中的应用[J]. 于华财,魏运波,黄健.  炼钢. 2004(01)



本文编号：3108689