【摘要】：本文以高爐煉鐵為背景,研究軟熔帶內(nèi)浮氏體還原和成渣的相互作用關(guān)系。傳統(tǒng)軟熔滴落實(shí)驗(yàn)著眼于描述瞬態(tài)溫度的變化,而忽略軟熔帶形狀以及厚度的轉(zhuǎn)變和復(fù)雜負(fù)荷條件下軟熔帶的軟化和熔融特性以及內(nèi)部反應(yīng)和相互影響。在本研究中,提出了新的指標(biāo)收縮速率(Shrinkage Rate,簡(jiǎn)稱為SR)來(lái)直接評(píng)價(jià)模擬軟熔帶內(nèi)的軟化收縮行為。有助于直觀地描述軟熔帶厚度的變化規(guī)律,為進(jìn)一步提高高爐穩(wěn)定順行具有一定的指導(dǎo)意義。隨著溫度升高,該指標(biāo)用于闡明H_2和CO以及其混合氣體對(duì)FeO和多元組分渣系軟化收縮的影響規(guī)律,以及由浮氏體(FeO)參與的還原和成渣反應(yīng)之間的瞬態(tài)相互作用。研究結(jié)果歸納如下:(1)H_2和CO以及H_2+CO混合氣體對(duì)FeO的影響規(guī)律。熱效應(yīng)導(dǎo)致的成渣反應(yīng)使得料層在較低溫度下收縮,料層的收縮僅受到溫度的影響,FeO自身開(kāi)始軟化,所以成渣反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo);900℃時(shí)通入還原性氣體CO,FeO被還原成金屬鐵,填充料層孔隙,收縮加劇,所以還原反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo),成渣反應(yīng)作用弱于還原反應(yīng);隨著溫度的升高,到了1000℃,進(jìn)入第三階段,還原作用減弱,此時(shí)SR值降低,熱效應(yīng)導(dǎo)致的收縮,所有成渣反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo);到了第四階段,溫度進(jìn)一步升高,收縮曲線持續(xù)上升,此時(shí)溫度稱為軟化收縮的驅(qū)動(dòng)力,所以由熱效應(yīng)導(dǎo)致的成渣反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)。(2)對(duì)于二元組分渣系FeO-X(CaO、SiO_2、MgO、Al_2O_3),當(dāng)加入CaO或SiO_2生成低熔點(diǎn)礦物時(shí),SR最多增加兩倍;而加入MgO時(shí),SR降低至0.13%/℃,是由于形成FeO·MgO固溶體。通入還原氣體,還原反應(yīng)成為第二階段收縮的驅(qū)動(dòng)力。之后,進(jìn)一步收縮的主要因素包括成渣,還原或兩者共同的作用,以及添加氧化物的種類的變化以及溫度的影響。(3)三元組分渣系FeO-X-Y會(huì)形成復(fù)雜的物相,FeO-CaO-SiO_2主要形成鈣鐵輝石,FeO-CaO-Al_2O_3主要形成的物相是鈣鐵鋁石,FeO-SiO_2-MgO形成的物相是橄欖石,FeO-MgO-Al_2O_3形成的物相是鎂鐵尖晶石。CaFeSi_2O_6由于其熔點(diǎn)較低,所以隨著金屬鐵的滴落而滴落;鈣鐵鋁石(Ca_2(Al,Fe~(3+))O_4)相雖然熔點(diǎn)較高,但是會(huì)隨著金屬鐵的滴落而滴落;橄欖石的熔點(diǎn)非常高,不容易熔化,因此阻礙料層收縮,無(wú)滴落;Mg(Al,Fe)_2O_4是一種尖晶石相,熔點(diǎn)較高,阻礙料層收縮,最終無(wú)滴落。對(duì)于軟化收縮曲線,H_2氣氛下三元渣系FeO-X-Y軟化收縮曲線總體上在第二階段的SR落后于CO氣氛下的SR;在第三階段只有FeO-MgO-Al_2O_3在H_2氣氛下的SR大于CO氣氛下的SR;隨著溫度的進(jìn)一步升高,進(jìn)入第四階段,H_2氣氛下的SR急劇增大,雖然CO氣氛下的SR也增大,但是增幅小于H_2氣氛,H_2氣氛下的SR都大于CO氣氛下SR。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF53
【圖文】：

圖 1.1 高爐斷面各區(qū)域分布圖Figure 1.1 Schematic of blast furnace sections狀決定了高爐煤氣的分布情況，因此在一定程度內(nèi)溫度場(chǎng)的分布；此外，其形狀和位置對(duì)于高爐

圖 1.2 FeO 還原和成渣的相互作用關(guān)系示意圖ction between reduction and slagging reactions with

12圖 2.1 FeO 和 FeO-X 的制備過(guò)程Figure 2.1 Preparation procedures of FeO and binary mixture samples

【參考文獻(xiàn)】

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