發(fā)布時間：2021-03-23 21:58

　　目前,煉鐵工藝中高爐煉鐵仍然處于無可爭議的領先地位,但隨著生鐵產量的不斷增加,其可持續(xù)發(fā)展受到了自然資源、能源供給等問題的制約。高爐對優(yōu)質煤資源的嚴重依賴是其主要問題之一,按照2009年的消耗速度,中國的主焦煤和肥煤資源在50年內將消耗殆盡。此外,我國高爐的能耗水平仍然偏高,以2010年為例,與歐洲高爐相比,我國高爐的平均燃料比和焦比分別高出50kg/t和10kg/t以上,這不僅消耗了更多的煤資源,也導致了更多的CO2排放,造成環(huán)境問題。因此,如何有效利用煤資源,降低高爐的能耗和CO2的排放成為了鋼鐵業(yè)最關注的問題。針對以上問題,本論文對用添加有鐵礦石的配合煤混合煉制的新型爐料鐵焦進行了研究。采用武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化公司的配合煤探究了鐵礦石種類和煉焦工藝對鐵焦質量的影響;研究了不同鐵焦的反應性,測定了它們的氣化反應開始溫度;試驗研究了鐵焦與礦石混裝對礦石還原性和爐料熔滴性能的影響;對鐵焦和鐵礦石在高爐內的反應進行了動力學分析;并使用高爐一維數(shù)學模型對在高爐內使用鐵焦的效果進行了預測,得到了以下主要結論:（1）以加拿大精礦粉、澳大利亞FMG粉、鄂西高磷鐵礦粉與武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化公司的配... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不同條件下焦炭反應速率與溫度的關系表1.2添加富鈣煤粉對焦炭性能的影響[35]

圖1.8實現(xiàn)低還原劑比和高產率操作的不同性質焦炭裝料方式Sawayama 等人[44]也關注焦炭作為還原劑和料層骨架的不同作用，與上述似，將焦丁和大塊焦以不同的方式在高爐內應用，經過試驗研究發(fā)現(xiàn)，通礦石層中混裝焦炭的粒度可以使焦丁的消耗主要用于產生 CO，而大塊焦的低減少，維持料層的透氣性。這種方法在神戶鋼鐵公司的加古川 3 號高爐后，該高爐的透氣性得到改善，焦比降低。焦炭與礦石混裝為高反應性焦炭的使用提供了一種思路，此外，也有一應性焦炭直接用于高爐生產的報道。根據(jù) Babich 等人[45]的報道，一些高爐，包含一座爐缸直徑為 14.7m 的大高使用熱性能很差的焦炭(CRI=38~48%，CSR=30~40%)條件下，也能夠相對穩(wěn)作，并且焦比合理。我國的新疆八一鋼鐵公司一座2500m3高爐長期使用本地煤生產的焦炭進，由于當?shù)孛悍圩陨淼奶攸c，生產出的焦炭熱性能水平較低，CSR 約為 20I 約為 50%，但高爐操作穩(wěn)定，指標也較好，利用系數(shù)在 2.0 左右，焦比 425比 108kg/t[46]。

基礎上增加不同的檢測手段，因此直到現(xiàn)在，仍然沒有得到大家的普遍認同一套全面而系統(tǒng)的熱性能檢測方法取代標準 CSR/CRI 試驗方法，要完成這一工作，還需要對高爐內焦炭的行為有更進一步的了解和更合適的試驗技術，也需要各個專業(yè)學科的更好的溝通與合作。1.2.3高反應性焦炭的制備畢學工[53]指出優(yōu)質煉焦煤資源日益短缺，過度追求低反應性高強度焦炭制約了高爐的可持續(xù)發(fā)展，而焦炭在高爐內的氣化量主要取決于礦石的還原性，當?shù)V石還原性高時，使用高反應性焦炭有利于改善高爐的效率。同時，高反應性焦炭的生產也可以有效利用弱、非煉焦煤等劣質煤資源，具有重要的意義。焦炭的反應性取決于焦炭的化學反應性與孔結構。如圖 1.9 所示，焦炭的化學反應性取決于焦炭自身結構與煉焦煤所含礦物的催化作用，而焦炭自身的結構與結焦溫度和煉焦煤種類有關，降低結焦溫度可以增加焦炭的石墨化程度，從而增加焦炭的化學反應性。焦炭結構隨煉焦煤種類而變化，有光學各向同性結構的焦炭的反應性要高于各向異性結構的焦炭。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]高爐煉鐵過程數(shù)學模擬的研究進展[J]. 儲滿生,王宏濤,柳政根,唐玨.  鋼鐵. 2014(11)
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[9]澳礦含量對非焦煤含鐵型焦氣化反應溫度的影響[J]. 石恭儉,原春陽,劉建國,張龍龍,王社斌.  太原理工大學學報. 2013(04)
[10]焦炭反應性及反應后熱性質及其檢測方法[J]. 郭瑞,汪琦,趙雪飛,孫家富.  過程工程學報. 2013(03)

博士論文
[1]高爐下部氣液兩相逆流流體力學特性的研究[D]. 熊瑋.武漢科技大學 2005
[2]抑制溶損反應改善焦炭熱性質[D]. 張群.南京工業(yè)大學 2003

碩士論文
[1]鐵焦與鐵礦石混裝對高爐初成渣形成影響的試驗研究[D]. 程向明.武漢科技大學 2014
[2]含鐵型焦的物理化學基礎研究[D]. 原春陽.太原理工大學 2013
[3]典型堿金屬堿土金屬對焦炭-CO2反應性影響的研究[D]. 王曉磊.煤炭科學研究總院 2008



本文編號：3096490