復(fù)合鐵焦被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)低碳高爐煉鐵的革新技術(shù)之一。為了獲得高質(zhì)量的鐵焦,需要采用適宜的炭化工藝條件。研究了炭化工藝參數(shù)對鐵焦機(jī)械強(qiáng)度、反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度等冶金性能的影響,并對炭化后鐵焦的金屬化率、微觀結(jié)構(gòu)和碳微晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析。結(jié)果表明,炭化溫度的升高可以提高鐵焦的抗壓強(qiáng)度和反應(yīng)性。當(dāng)溫度為900～1 000℃時(shí),鐵焦的抗壓強(qiáng)度和反應(yīng)性較優(yōu)。炭化時(shí)間的延長可以使鐵焦的抗壓強(qiáng)度提高,反應(yīng)性降低。當(dāng)炭化時(shí)間為3～4 h時(shí),鐵焦抗壓強(qiáng)度和反應(yīng)性較優(yōu)。升溫速度越快,鐵焦的機(jī)械強(qiáng)度越低。適宜的升溫速度為:Ⅰ段（室溫至550℃）小于7℃/min,Ⅱ段（550℃至1 000℃）小于5℃/min。為防止鐵焦冶金性能因碳?xì)饣軗p反應(yīng)而劣化,在CO和CO₂混合炭化氣氛中,CO₂與CO體積比（V（CO₂）/V（CO））應(yīng)控制在0.11以下。在優(yōu)化的炭化工藝條件下,制備的鐵焦抗壓強(qiáng)度大于3 500 N,反應(yīng)性大于60%,反應(yīng)后強(qiáng)度在16%左右。 

【文章來源】：鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2020,32(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

不同升溫速度制備的鐵焦SEM分析

鐵焦樣品的制備過程如圖1所示,主要包括鐵礦粉和煤粉的干燥、混合、壓塊和炭化處理。首先,將煤粉和鐵礦粉在105 ℃下干燥5 h,干燥后的鐵礦粉和煤粉與粘結(jié)劑按一定的比例充分混合并加熱至60 ℃。根據(jù)前期的研究結(jié)果,原料混合物由30%鐵礦、70%配合煤(45%煤A、10%煤B、10%煤C和5%煤D)和5%瀝青(質(zhì)量分?jǐn)?shù))粘結(jié)劑組成。然后,將加熱后的原料混合物立即裝入對輥壓塊機(jī)進(jìn)行壓制成型,得到的礦煤壓塊裝入石墨坩堝,并利用電加熱爐對其進(jìn)行炭化處理,采用程序升溫。最后,在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行冷卻得到鐵焦產(chǎn)品,并進(jìn)行各項(xiàng)冶金性能的檢測和分析。本實(shí)驗(yàn)采用對輥壓塊機(jī)由預(yù)壓機(jī)(混捏作用)和主機(jī)(帶動輥皮進(jìn)行壓制)構(gòu)成,預(yù)壓機(jī)的最大轉(zhuǎn)速50 r/min, 主機(jī)最大轉(zhuǎn)速25 r/min,設(shè)計(jì)最大線壓力8 t/cm。本實(shí)驗(yàn)采用的預(yù)壓機(jī)轉(zhuǎn)速為50 r/min,主機(jī)轉(zhuǎn)速為7.5 r/min,壓塊線壓力為6 t/cm,所壓制的產(chǎn)品為卵形,外觀尺寸為31.8 mm×26.6 mm×17.3 mm。本實(shí)驗(yàn)采用的電加熱爐為馬弗爐,加熱元件為硅鉬棒,最高溫度為1 300 ℃。1.2 實(shí)驗(yàn)方案

不同炭化溫度和炭化時(shí)間下,鐵焦的拉曼光譜如圖2(a)和圖3(a)所示,可以看到,2個(gè)主峰之間存在交集區(qū)域,說明還存在其他特征峰。相關(guān)研究表明,4種洛倫茲峰(G、D1、D2、D4)和一種高斯峰(D3)最適合焦炭樣品的拉曼光譜[26-28]。因此,采用分峰擬合方法對800～2 000 cm-1范圍內(nèi)的鐵焦拉曼光譜曲線進(jìn)行擬合,分峰擬合結(jié)果如圖2(a)和圖3(a)所示。其中,D1峰(～1 350 cm-1)被認(rèn)為是無序石墨晶格結(jié)構(gòu)(石墨層邊緣、A1g對稱模式)的典型代表[29-31];D2峰(～1 620 cm-1)為無序的石墨晶格結(jié)構(gòu)(表面石墨層,E2g對稱模式)的典型代表[29-31];D3峰(～1 500 cm-1)是2個(gè)主峰之間的信號強(qiáng)度,是非晶物質(zhì)[29-31];D4峰(～1 200 cm-1)和無序石墨晶格結(jié)構(gòu)(A1g對稱模式)、多烯類物質(zhì)和離子雜質(zhì)有關(guān)[29-31];G峰(～1 580 cm-1)為理想的石墨晶格結(jié)構(gòu)(E2g對稱拉伸模式)的代表[29-31]。通過擬合結(jié)果可以計(jì)算碳微晶結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù),例如:ID1/IG表示樣品的石墨化程度,IG/Iall表示樣品中理想石墨結(jié)構(gòu)(有序碳微晶結(jié)構(gòu))的含量,La表示碳微晶結(jié)構(gòu)尺寸[31]。ID1/IG比值越低,IG/Iall比值越高,La值越大,表明樣品的碳微晶結(jié)構(gòu)發(fā)育越完整、排列越規(guī)則,石墨化程度越高,碳質(zhì)材料的氣化反應(yīng)活性越低。此外,碳微晶結(jié)構(gòu)尺寸La可由式(5)和式(6)計(jì)算[31]:圖3 不同炭化時(shí)間制備的鐵焦拉曼光譜及碳微晶結(jié)構(gòu)參數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳鐵復(fù)合低碳煉鐵爐料制備與應(yīng)用研究[J]. 王宏濤,儲滿生,鮑繼偉,韓冬,曹來更,趙偉.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]煤系針狀焦微晶結(jié)構(gòu)的XRD與Raman分峰擬合定量研究[J]. 朱亞明,趙雪飛,高麗娟,程俊霞,呂君,賴仕全.  光譜學(xué)與光譜分析. 2017(06)
[3]配加鐵礦粉對鐵焦微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響[J]. 張建良,郭建,王廣偉,張路明,徐濤,鄭常樂.  鋼鐵. 2016(09)
[4]工藝參數(shù)對熱壓鐵焦抗壓強(qiáng)度的影響[J]. 王宏濤,儲滿生,趙偉,柳政根.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(06)
[5]煉焦煤性質(zhì)對鐵焦性能影響的試驗(yàn)研究[J]. 史世莊,林志龍,畢學(xué)工,李鵬,羅永輝,汪恭二.  太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[6]煉焦工藝條件對鐵焦性能影響的試驗(yàn)[J]. 史世莊,董晴雯,畢學(xué)工,李鵬,羅永輝,汪恭二.  鋼鐵. 2015(04)
[7]高爐使用含碳復(fù)合爐料的原理[J]. 儲滿生,趙偉,柳政根,王宏濤,唐玨.  鋼鐵. 2015(03)
[8]煉焦配煤中添加鐵礦石對焦炭性能的影響[J]. 張慧軒,畢學(xué)工,史世莊,吳瓊,孫超祺,馬毅瑞,程向明,李鵬.  武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)
[9]鋼鐵企業(yè)煉鐵系統(tǒng)碳素流分析及CO2減排措施[J]. 張琦,賈國玉,蔡九菊,沈峰滿.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(03)
[10]低碳煉鐵和低碳經(jīng)濟(jì)[J]. 劉文權(quán).  煉鐵. 2010(05)



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