烧结准颗粒中燃料燃烧特性及灰分偏聚结构形成研究
发布时间：2022-01-27 21:31
21世纪以来,随着国内烧结机数量的不断增加,资源利用和环境污染等问题逐渐凸显。在烧结过程中,燃料的燃烧特性对烧结现场的生产效率、原料的综合利用以及生产质量都有着极其重要的作用,并且燃烧反应完成后残余的灰分对烧结矿相也会产生明显的影响。为了更好地提高烧结用燃料的燃烧效率,本研究采用傅里叶红外和拉曼光谱检测手段对无烟煤和焦粉的官能团以及碳素结构进行对比分析可知,与无烟煤相比,焦粉的碳素结构中增加了半焦炭结构中的交联结构,其碳原子排列的有序化程度更高,且无烟煤中的挥发分含量和含氧官能团峰强度都明显高于焦粉。实验又基于非等温热重法,对比分析了单种燃料、单体混合燃料和准颗粒燃料的燃烧特性及燃烧规律。结果表明,无烟煤的燃烧特性明显优于焦粉。混合燃烧时,无烟煤燃烧会加快焦粉的反应进程。准颗粒会对燃料颗粒的燃烧产生一定的蓄热作用,进而对加快燃烧速率起到促进作用。与双平行反应体积模型相比,双平行反应随机孔模型更适合描述两种燃料的燃烧过程。准颗粒中的燃料燃烧应是由反应-扩散混合控制,其平均燃烧速率会随着粒度的增加呈现先增大后减小的趋势,与氧浓度也存在一定的线性关系,并且和铁氧化物还原反应的耦合现象明显。由...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同类型准颗粒示意图
辽宁科技大学硕士学位论文7：铁矿石：燃料图1.2烧结矿中灰分偏聚结构示意图Figure1.2Schematicdiagramofashsegregationstructureinthesinter1.5本课题研究目的及内容近年来，随着我国烧结技术的进步，烧结工艺已经从重生产型向生产与环保协同发展型转变。在烧结现场，燃料的燃烧对烧结矿的生产效益有着重要影响。而且随着燃料在烧结料层中偏析程度的提高，灰分的聚集量也会逐渐增多，这将会对烧结矿相产生明显影响。所以为了更好地提高烧结用燃料的燃烧效率，改善烧结矿的产质量，本文进行了如下探究：（1）利用傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱对烧结用的无烟煤和焦粉的官能团结构和碳素结构进行检测，从而为两者的燃烧特性分析提供理论基矗（2）基于非等温热重法利用双平行反应体积模型（Doubleparallelreactionvolumemodel，DVM）和双平行反应随机孔模型对无烟煤和焦粉以1:3的比例混合后单体燃料和准颗粒燃料的燃烧特性和动力学参数进行对比分析，从而得出适合描述两种燃料燃烧过程的动力学模型。（3）将单体燃料与准颗粒燃料的表观活化能进行比较，在气-固反应动力学的基础上，总结出准颗粒中烧结用燃料的燃烧反应控制方程。并对反应过程中燃料粒径、氧浓度以及与铁氧化物的耦合作用三种相关因素的影响进行探究。（4）对不同温度下的烧结用燃料燃烧残余灰分进行XRD分析，以探究其灰分演化过程；并通过对比烧结混合料和灰分的熔融特性，论证灰分偏聚结构存在的可能性。（5）采用高温焙烧实验，通过改变燃料与烧结混合料的布料位置探究灰分偏聚结构在烧结矿相中的存在形式；并利用SEM-EDS方法对其进行表征。（6）利用XRD和SEM-EDS方法，探究烧结混合料中不同燃料聚集量下灰分偏聚结构的矿相成分和微观形貌；并采用同样的制样方法将燃料
2.烧结用燃料官能团及碳素结构分析82.烧结用燃料官能团及碳素结构分析为了对比分析烧结现场所用的无烟煤和焦粉的燃烧特性，需要对两者的化学结构特征进行探究，本章采用傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱对两种样品的结构进行检测，比较两者官能团结构与碳素结构之间的差异，从而为分析两者的燃烧特性提供理论基矗2.1实验原料本研究所选用的是某钢铁企业烧结厂常用的无烟煤和焦粉。首先将盛有样品的氧化铝坩埚放置在烘干箱中，设定干燥温度为105±5°C，干燥时间为4h，避免水分对实验造成影响；随后将干燥后的样品放在玛瑙研钵中破碎，并使用200目的筛网对样品进行筛分，从而获取粒径小于0.074mm的燃料样品。具体制样流程如下：图2.1制取样品流程Figure2.1Processofpreparingsamples2.2检测设备及方法2.2.1拉曼光谱测试方法拉曼光谱分析是目前检测碳素材料化学结构形态最高效的技术手段。由于这种检测方法能够进行定性定量分析，使得它在探究碳素结构中被广泛使用。图2.2拉曼光谱仪运行示意图Figure2.2Ramanspectrometeroperationdiagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁矿石烧结过程中不同类型准颗粒的燃烧特性[J]. 马鹏楠,程明,周明熙,李亚威,周昊. 工程科学学报. 2019(03)
[2]近五年烧结技术的进步与发展[J]. 廖继勇,何国强. 烧结球团. 2018(05)
[3]烧结矿中复合铁酸钙形成影响因素[J]. 孟凡俭,孙长余,李廷乐,汪琦. 钢铁. 2018(07)
[4]我国烧结球团的现状和发展趋势[J]. 王能高,尹礼辉,汪锐,陈治汀. 中国设备工程. 2018(05)
[5]添加城市污泥对烧结过程及烧结矿质量的影响[J]. 常进,张新建,刘清才,任山,王小青,周健. 钢铁研究学报. 2017(09)
[6]小议钢铁行业技术创新和发展方向[J]. 姜南. 中国金属通报. 2017(07)
[7]钢铁生产能耗评估指标分析[J]. 徐海伦,潘国友,邵远敬,叶理德,范小刚. 冶金能源. 2017(02)
[8]韩城矿区构造煤拉曼光谱特征及分子结构响应[J]. 杨昊睿,要惠芳,姬新强. 中国矿业. 2016(11)
[9]基于热分析动力学的烧结用焦炭颗粒燃烧数值模拟[J]. 王淦,温治,楼国锋,曹欢. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[10]煤灰熔融特性与灰成分之间关系的矿物变化研究[J]. 王洋,李慧,王东旭,董长青,陆强,李文艳. 燃料化学学报. 2016(09)
硕士论文
[1]煤中矿物质赋存及高温演变规律对灰熔融特性的影响研究[D]. 韩克鑫.浙江大学 2016
[2]烧结混合料化学反应动力特性及热物性研究[D]. 王莹.北京工业大学 2013
[3]煤灰中成分结渣特性研究[D]. 董一真.浙江大学 2006
本文编号：3613117
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同类型准颗粒示意图
辽宁科技大学硕士学位论文7：铁矿石：燃料图1.2烧结矿中灰分偏聚结构示意图Figure1.2Schematicdiagramofashsegregationstructureinthesinter1.5本课题研究目的及内容近年来，随着我国烧结技术的进步，烧结工艺已经从重生产型向生产与环保协同发展型转变。在烧结现场，燃料的燃烧对烧结矿的生产效益有着重要影响。而且随着燃料在烧结料层中偏析程度的提高，灰分的聚集量也会逐渐增多，这将会对烧结矿相产生明显影响。所以为了更好地提高烧结用燃料的燃烧效率，改善烧结矿的产质量，本文进行了如下探究：（1）利用傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱对烧结用的无烟煤和焦粉的官能团结构和碳素结构进行检测，从而为两者的燃烧特性分析提供理论基矗（2）基于非等温热重法利用双平行反应体积模型（Doubleparallelreactionvolumemodel，DVM）和双平行反应随机孔模型对无烟煤和焦粉以1:3的比例混合后单体燃料和准颗粒燃料的燃烧特性和动力学参数进行对比分析，从而得出适合描述两种燃料燃烧过程的动力学模型。（3）将单体燃料与准颗粒燃料的表观活化能进行比较，在气-固反应动力学的基础上，总结出准颗粒中烧结用燃料的燃烧反应控制方程。并对反应过程中燃料粒径、氧浓度以及与铁氧化物的耦合作用三种相关因素的影响进行探究。（4）对不同温度下的烧结用燃料燃烧残余灰分进行XRD分析，以探究其灰分演化过程；并通过对比烧结混合料和灰分的熔融特性，论证灰分偏聚结构存在的可能性。（5）采用高温焙烧实验，通过改变燃料与烧结混合料的布料位置探究灰分偏聚结构在烧结矿相中的存在形式；并利用SEM-EDS方法对其进行表征。（6）利用XRD和SEM-EDS方法，探究烧结混合料中不同燃料聚集量下灰分偏聚结构的矿相成分和微观形貌；并采用同样的制样方法将燃料
2.烧结用燃料官能团及碳素结构分析82.烧结用燃料官能团及碳素结构分析为了对比分析烧结现场所用的无烟煤和焦粉的燃烧特性，需要对两者的化学结构特征进行探究，本章采用傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱对两种样品的结构进行检测，比较两者官能团结构与碳素结构之间的差异，从而为分析两者的燃烧特性提供理论基矗2.1实验原料本研究所选用的是某钢铁企业烧结厂常用的无烟煤和焦粉。首先将盛有样品的氧化铝坩埚放置在烘干箱中，设定干燥温度为105±5°C，干燥时间为4h，避免水分对实验造成影响；随后将干燥后的样品放在玛瑙研钵中破碎，并使用200目的筛网对样品进行筛分，从而获取粒径小于0.074mm的燃料样品。具体制样流程如下：图2.1制取样品流程Figure2.1Processofpreparingsamples2.2检测设备及方法2.2.1拉曼光谱测试方法拉曼光谱分析是目前检测碳素材料化学结构形态最高效的技术手段。由于这种检测方法能够进行定性定量分析，使得它在探究碳素结构中被广泛使用。图2.2拉曼光谱仪运行示意图Figure2.2Ramanspectrometeroperationdiagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁矿石烧结过程中不同类型准颗粒的燃烧特性[J]. 马鹏楠,程明,周明熙,李亚威,周昊. 工程科学学报. 2019(03)
[2]近五年烧结技术的进步与发展[J]. 廖继勇,何国强. 烧结球团. 2018(05)
[3]烧结矿中复合铁酸钙形成影响因素[J]. 孟凡俭,孙长余,李廷乐,汪琦. 钢铁. 2018(07)
[4]我国烧结球团的现状和发展趋势[J]. 王能高,尹礼辉,汪锐,陈治汀. 中国设备工程. 2018(05)
[5]添加城市污泥对烧结过程及烧结矿质量的影响[J]. 常进,张新建,刘清才,任山,王小青,周健. 钢铁研究学报. 2017(09)
[6]小议钢铁行业技术创新和发展方向[J]. 姜南. 中国金属通报. 2017(07)
[7]钢铁生产能耗评估指标分析[J]. 徐海伦,潘国友,邵远敬,叶理德,范小刚. 冶金能源. 2017(02)
[8]韩城矿区构造煤拉曼光谱特征及分子结构响应[J]. 杨昊睿,要惠芳,姬新强. 中国矿业. 2016(11)
[9]基于热分析动力学的烧结用焦炭颗粒燃烧数值模拟[J]. 王淦,温治,楼国锋,曹欢. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[10]煤灰熔融特性与灰成分之间关系的矿物变化研究[J]. 王洋,李慧,王东旭,董长青,陆强,李文艳. 燃料化学学报. 2016(09)
硕士论文
[1]煤中矿物质赋存及高温演变规律对灰熔融特性的影响研究[D]. 韩克鑫.浙江大学 2016
[2]烧结混合料化学反应动力特性及热物性研究[D]. 王莹.北京工业大学 2013
[3]煤灰中成分结渣特性研究[D]. 董一真.浙江大学 2006
本文编号：3613117
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