石灰作為一種重要的工業(yè)原料,在冶金、建筑、供電等行業(yè)都得到廣泛的使用。特別是在煉鋼過程中,石灰可起到脫磷、脫硫的作用,其活性直接影響煉鋼過程的化渣速度,進而影響熔渣的堿度、粘度和渣/鋼間的化學反應能力。轉爐中使用石灰石代替活性石灰煉鋼造渣工藝,利用鋼水物理熱直接快速分解石灰石,降低煉鋼造渣成本,減少回轉窯CO₂排放,解決了石灰冷卻運輸過程中潮解和碳酸化的問題。研究轉爐中使用石灰石代替石灰煉鋼可行性、石灰石如何獲得高活性度以及如何提高石灰石煉鋼的化渣效果等問題逐漸成為人們關注的熱點。本文以轉爐物料平衡和熱平衡為基礎,建立轉爐富余熱量與CaO理論替代比之間的關系,分析了鐵水成分與溫度、廢鋼加入量及轉爐出鋼溫度對CaO理論替代比的影響;在轉爐成渣溫度（1200℃～1500℃）下,對不同粒徑不同時間石灰石煅燒產物的活性度、氣孔率、比表面積、體積密度等物化性質變化進行研究,并利用SEM-EDS測定樣品的微觀結構。模擬濺渣護爐后和開吹后分批次將石灰石投入轉爐造渣兩種情況,分別對其限制性環(huán)節(jié)進行推導并與實驗數據擬合分析,確定了各自適宜的石灰石分解動力學模型;研究了石灰石在轉爐渣... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
第1章 文獻綜述
    1.1 石灰石概述
        1.1.1 石灰石簡介
        1.1.2 石灰石的種類及用途
    1.2 石灰概述
        1.2.1 石灰簡介
        1.2.2 石灰的化學性質
        1.2.3 石灰的物理性質
        1.2.4 冶金石灰
        1.2.5 活性石灰
3分解熱力學">    1.3 CaCO₃分解熱力學
3分解動力學">    1.4 CaCO₃分解動力學
3分解動力學模型">        1.4.1 CaCO₃分解動力學模型
3縮小的未反應核模型">        1.4.2 CaCO₃縮小的未反應核模型
        1.4.3 界面化學反應為限制性環(huán)節(jié)時反應模型
        1.4.4 內擴散為限制性環(huán)節(jié)時反應模型
        1.4.5 外擴散為限制性環(huán)節(jié)時反應模型
3分解">        1.4.6 熱分析動力學研究CaCO₃分解
    1.5 轉爐煉鋼工藝
        1.5.1 轉爐煉鋼簡介
        1.5.2 轉爐煉鋼發(fā)展過程
    1.6 活性石灰煉鋼
        1.6.1 活性石灰生產設備及工藝流程
        1.6.2 活性石灰煉鋼反應原理與過程
        1.6.3 活性石灰相關研究
    1.7 石灰石代替活性石灰煉鋼
    1.8 課題研究背景、目的及內容
        1.8.1 課題研究背景和目的
        1.8.2 課題研究內容
    1.9 課題研究技術路線及方法
第2章 基于轉爐熱平衡的石灰石CaO理論替代比研究
    2.1 轉爐物料平衡計算
        2.1.1 轉爐物料平衡參數設定
        2.1.2 鐵水中元素氧化量、耗氧量和氧化產物量
        2.1.3 輕燒白云石成渣量
        2.1.4 爐襯成渣、氣態(tài)產物及耗氧量
        2.1.5 礦石成渣量
        2.1.6 石灰成渣量
        2.1.7 終渣成分及質量
        2.1.8 轉爐鋼水質量
        2.1.9 轉爐爐氣成分及質量
        2.1.10 轉爐耗氧量
        2.1.11 轉爐物料平衡
    2.2 轉爐熱平衡計算
        2.2.1 熱收入
        2.2.2 熱支出
        2.2.3 富余熱量
    2.3 石灰石CaO理論替代比計算
    2.4 各因素對石灰石CaO理論替代比的影響
        2.4.1 入爐鐵水溫度對石灰石CaO理論替代比的影響
        2.4.2 鐵水C、Si含量對石灰石CaO理論替代比的影響
        2.4.3 轉爐出鋼溫度對石灰石CaO理論替代比的影響
        2.4.4 廢鋼加入量對石灰石CaO理論替代比的影響
    2.5 本章小結
第3章 超高溫煅燒石灰石微觀結構對物化性質的影響
    3.1 石灰石原料成分與微觀形貌
    3.2 實驗設備與方法
    3.3 石灰石高溫快速煅燒過程
3分解模型">        3.3.1 石灰石煅燒過程CaCO₃分解模型
3分解反應轉化率">        3.3.2 CaCO₃分解反應轉化率
        3.3.3 高溫煅燒過程中CaO再結晶對石灰微觀結構的影響
    3.4 石灰石體積密度、氣孔率
        3.4.1 石灰石體積密度、氣孔率的測定方法
        3.4.2 石灰石煅燒后氣孔率和體積密度的變化規(guī)律
    3.5 石灰石比表面積及孔徑分布
        3.5.1 石灰石比表面積的測定方法
        3.5.2 石灰石孔徑分布的測定方法
        3.5.3 試樣比表面積及孔徑分布變化規(guī)律
    3.6 石灰石活性度變化規(guī)律
    3.7 本章小結
第4章 不同條件下大粒徑石灰石分解動力學研究
    4.1 實驗研究方法
        4.1.1 實驗原料
        4.1.2 實驗方法
3分解速度影響因子">    4.2 CaCO₃分解速度影響因子
    4.3 石灰石分解動力學模型I
        4.3.1 傳質限制性環(huán)節(jié)推導
        4.3.2 傳熱限制性環(huán)節(jié)推導
        4.3.3 石灰石分解限速環(huán)節(jié)確定
        4.3.4 界面化學反應控速下石灰石分解機理
    4.4 石灰石分解動力學模型II
        4.4.1 傳質限制性環(huán)節(jié)推導
        4.4.2 傳熱限制性環(huán)節(jié)推導
        4.4.3 石灰石分解限速環(huán)節(jié)確定
2擴散共同控速下石灰石分解機理">        4.4.4 產物層導熱與CO₂擴散共同控速下石灰石分解機理
    4.5 本章小結
第5章 石灰石在轉爐渣中溶解行為研究
    5.1 研究方法
        5.1.1 實驗原料成分
        5.1.2 實驗儀器及制樣
        5.1.3 實驗過程設計
    5.2 實驗結果分析
        5.2.1 宏觀形貌
        5.2.2 溶解厚度與時間的關系
        5.2.3 微觀界面分析
2外擴散現象微觀分析">        5.2.4 CO₂外擴散現象微觀分析
        5.2.5 石灰石隨機溶渣分析
        5.2.6 石灰石在轉爐渣中溶解機理
    5.3 本章小結
第6章 結論與展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文和專利
附錄2 攻讀博士學位期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]轉爐采用石灰石替代部分石灰的工業(yè)試驗[J]. 石磊,錢高偉,朱志鵬,雷強,田勇.  武鋼技術. 2013(04)
[2]高溫懸浮態(tài)下碳酸鈣分解反應動力學的研究[J]. 王俊杰,顏碧蘭,汪瀾,徐迅.  武漢理工大學學報. 2013(05)
[3]高二氧化碳濃度下石灰石的熱分解反應動力學[J]. 李輝,張樂樂,段永華,閔永剛.  硅酸鹽學報. 2013(05)
[4]石灰石分解特性及微觀結構遷移規(guī)律研究[J]. 陳鴻偉,陳江濤,危日光,索新良.  熱能動力工程. 2013(01)
[5]石灰石替代石灰煉鋼造渣效果研究[J]. 王鵬飛,張懷軍.  包鋼科技. 2012(04)
[6]煅燒冶金石灰活性度分析[J]. 韓金玉,孔祥新,馬金邦.  天津冶金. 2007(06)
[7]納米/微米碳酸鈣的結構表征和熱分解行為[J]. 唐艷軍,李友明,宋晶,潘志東.  物理化學學報. 2007(05)
[8]活性石灰生產及在煉鋼中的作用[J]. 孫全應,張巧靈.  特鋼技術. 2004(02)
[9]CaCO3分解機理的研究[J]. 鄭瑛,陳小華,鄭楚光.  動力工程. 2004(02)
[10]活性石灰在鋼水精煉中的應用[J]. 于華財,魏運波,黃健.  煉鋼. 2004(01)



本文編號：3108689