【摘要】：當前隨著國家對鋼鐵去產(chǎn)能和環(huán)境保護的雙重壓力下,降本增效已成為冶金企業(yè)緊迫任務,一方面高爐大型化及冶煉技術(shù)的發(fā)展對焦炭熱性質(zhì)提出更高的要求;另一方面我國優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源短缺,迫使企業(yè)尋求擴大煉焦煤資源。搗固煉焦具有相應的成本優(yōu)勢,其焦炭具有低顯氣孔率、高冷態(tài)強度和反應性偏高等特點,但是3200m3以上大高爐生產(chǎn)很難應用。為此,本文通過利用連續(xù)熱失重裝置測定混合焦炭與CO2的反應行為,以不同種類的頂裝焦與搗固焦為實驗焦樣,通過上下分層混合試驗、1:1比例等溫等反應性試驗、不同比例等溫試驗以及不同比例非等溫試驗,考察混合焦炭各自焦炭的熱態(tài)性質(zhì)變化規(guī)律,為高爐生產(chǎn)使用混合焦炭提供理論依據(jù)。下層焦炭的反應轉(zhuǎn)化率遠高于上層焦炭,下層焦炭的反應后強度遠低于上層焦炭,說明混合焦炭與CO2存在位置效應,即距離氧化氣源越近或者越先接觸氧化性氣體,焦炭的反應性越高;在32%的等反應性的1:1混合焦炭反應研究中,搗固焦的反應轉(zhuǎn)化率要遠大于頂裝焦,反應后強度要遠低于頂裝焦,利用反應動力學分析,頂裝焦的活化能Ea要高于搗固焦,說明CO2優(yōu)先與混合焦炭中的搗固焦進行碳溶反應,在高爐實際生產(chǎn)中添加搗固焦可保護頂裝焦的骨架支撐作用。在不同比例混合焦炭的等溫以及非等溫研究中,隨著搗固焦混入比例的增大,混合焦炭整體的反應性逐漸增加,整體的反應后強度逐漸降低,其中搗固焦均表現(xiàn)出反應性增大、反應后強度減小的趨勢,頂裝焦均表現(xiàn)出反應性減小,反應后強度增大的趨勢,說明搗固焦與頂裝焦在熱性質(zhì)方面具有良好的互補性。通過全面研究頂裝與搗固混合焦的熱態(tài)反應性變化規(guī)律,對拓寬高爐焦來源和提高高爐操作利用系數(shù)具有重要的理論和實際意義。
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF526.1
【圖文】：

圖 1-3 焦炭氣化過程Fig.1-3 Coke gasification process焦炭的溶損反應主要有以下 5 個步驟組成：(1)反應氣體 CO2在濃度差和氣流的作用下從外界穿過氣膜擴散至焦炭顆粒表面；(2)CO2氣體從顆粒表面擴散至氣孔孔道內(nèi)；(3)CO2在焦炭顆粒內(nèi)部的氣孔壁表面進行氣化反應，導致氣孔孔徑變大，氣孔穿透貫通，閉氣孔被打通形成外氣孔；(4)反應生產(chǎn)的 CO 氣體在濃度差的作用下從焦然顆粒內(nèi)部氣孔擴散至顆粒外表面；(5)從內(nèi)部氣孔擴散出來的 CO 氣體與在表面反應生成的 CO 氣體在濃度差的推動下擴散至 CO2主體氣體中。其中，步驟(1)和步驟(5)是外擴散過程，步驟(2)和步驟(4)是內(nèi)擴散過程，這四個步驟都屬于物理過程，其擴散速率的大小受到濃度差的控制。步驟(3)屬于化學過程，包括 CO2氣體的吸附、化學反應和 CO 氣體的解吸，其被稱為本征動力學過程，反應速率的大小受指前因子、活化能大小等控制。

58圖 3-24 頂裝焦與搗固焦的 SEM 圖像Fig.3-24 the SEM pictures of top loading coke and tamping coke

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