【摘要】：鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展,使得行業(yè)中優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源短缺、溫室氣體及污染氣體排放嚴重、高爐生產(chǎn)效率提升極限等問題日漸突出,為了有效解決這些問題,一種理論上能降低高爐焦比,且能進一步提升爐身效率的高反應(yīng)性焦炭-鐵焦被提出,鐵焦質(zhì)量的好壞直接影響高爐的穩(wěn)定順行。研究表明,鐵礦粉添加量、鐵礦粉種類、煉焦工藝參數(shù)等都會對鐵焦的性能有一定的影響,然而,目前的研究主要集中于宏觀影響因素方面的解析,針對鐵礦物對焦炭熱解行為影響的研究并不深入。由于煉焦煤的熱解-縮聚過程對焦炭的質(zhì)量起著決定性作用,因此本文采用熱重分析儀、高溫熱臺顯微鏡等設(shè)備,并結(jié)合XRD、SEM等表征方法來研究鐵礦粉的含量和種類對氣煤碳化過程的影響,明確鐵焦的結(jié)構(gòu)及性能變化規(guī)律。研究得出以下結(jié)論:首先,從相互作用因子的效果來看,QM添加不同鐵礦粉后,相互作用效果由強到弱依次為NF、EX、GW。動力學(xué)模型擬合結(jié)果表明QM熱解過程前期主要由化學(xué)反應(yīng)控制,后期主要由擴散控制。與煤粉單獨熱解反應(yīng)機制相比,添加鐵礦粉后混合樣的反應(yīng)機制變化明顯,煤粉的第二階段和第四階段由化學(xué)反應(yīng)控制變?yōu)閿U散控制。添加鐵礦粉后樣品熱解平均表觀活化能為30-35kJ/mol,小于煤粉單獨熱解時的平均表觀活化能46.81kJ/mol,且活化能與指前因子存在動力學(xué)補償效應(yīng)。其次,高溫熱臺實驗表明隨著碳化溫度的升高,鐵焦體積都表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。同種礦粉,收縮程度依次為10%20%30%。當?shù)V粉添加量為10%時,三種鐵焦樣的收縮程度與QM近似;而當?shù)V粉添加量為20%和30%時,鐵焦樣的收縮程度下降較為明顯,且收縮程度大小依次為QMGWNFEX。XRD和SEM結(jié)果表明不同鐵礦粉在鐵焦碳化過程中的變化規(guī)律一致,即400℃時,鐵焦中的鐵礦物主要是Fe_2O_3,800℃時主要為Fe_3O_4,1100℃時主要為金屬Fe。最后,本文從多個角度研究了鐵焦結(jié)構(gòu)及性能的變化規(guī)律,研究表明EX鐵焦的孔隙較少,基質(zhì)粘結(jié)較為緊密;GW鐵焦基質(zhì)粘結(jié)較為松散,基質(zhì)顆粒易脫落;NF鐵焦煤粒之間粘結(jié)較差,顆粒邊界分明。XRD研究表明,同一礦物,隨著其添加比例的增加,鐵焦石墨化程度逐漸降低。當?shù)V粉添加比例一樣時,EX鐵焦石墨化程度較高,GW鐵焦和NF鐵焦的石墨化程度相近,且都低于EX鐵焦。抗壓強度和轉(zhuǎn)鼓強度結(jié)果表明,添加不同礦粉時,鐵焦抗壓強度順序依次為QMEXGWNF,鐵焦轉(zhuǎn)鼓強度順序為QMEXNFGW,且隨著礦粉添加比例的增加,鐵焦強度逐漸下降,但強度順序保持不變。添加同一礦粉后,除了GW-10%的鐵焦外,其他鐵焦反應(yīng)起始溫度相對QM焦都有所降低,且隨著礦粉添加比例的增大,其降低的幅度越大。同一添加比例,添加不同礦粉時,鐵焦反應(yīng)起始溫度高低順序大致為GWEXNF。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ530
【圖文】：

高爐Rist操作線

圖 1.2 催化劑的兩種添加途徑示意圖焦炭反應(yīng)性的高低由焦炭本身的化學(xué)反應(yīng)活性和內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)來決定，其應(yīng)活性又與焦炭的碳基質(zhì)結(jié)構(gòu)和灰分中的礦物質(zhì)成分相關(guān)。碳基質(zhì)結(jié)構(gòu)由準配煤和煉焦工藝來決定，可以通過降低結(jié)焦溫度來減小焦炭的石墨化程

添加超精煤前后鐵焦的微觀結(jié)構(gòu)對比

【參考文獻】

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本文編號：2748472