焦炭的高温反应炉实验分析

本实验主要是对比国标法、高温反应炉两种不同实验方式下焦炭反应性和反应后强度的变化情况,通过焦炭加碱进入高温反应炉后,模拟焦炭进入高炉后的反应情况,测定焦炭热强度,调整配煤结构,指导炼焦生产。     

BP复合抑制剂改善焦炭热态性能的实验研究

将一定浓度的劣化抑制剂均匀负载于焦炭表面,考察其对焦炭热态性能的影响,以优选抑制剂,并用SEM对焦炭结构和形貌进行表征,初步探讨其抑制机理.结果表明:负载抑制剂后焦炭热态性能明显改善,反应性CRI降低,反应后强度CSR提高,且随着浓度的递增,改善效果呈增加趋势.BP复合抑制效果最佳且成本较低.SEM结果表明,劣化抑制后焦炭表面气孔直径和深度减小呈封闭状态,减少了CO2对焦炭的侵蚀作用;BP抑制剂可覆盖或取代焦炭溶损反应的活性点,使焦炭对溶损反应的抵制能力增强.     

不同气氛下钠对焦炭微观结构侵蚀的影响研究

碱金属对焦炭结构的破坏是导致焦炭劣化的重要因素之一。本文以高炉用普通焦炭和高反应性焦炭为研究对象,将其置于5%的Na气氛下进行吸附实验,然后分别开展N_2和CO_2气氛下焦炭的劣化实验,对实验后试样进行扫描电镜、能谱及X射线衍射分析。结果表明,在N_2气氛下,Na对普通焦炭结构的侵蚀破坏高于高反应性焦炭,高反应焦炭表面及孔隙中吸附一定量的CaO,对焦炭吸附碱金属蒸汽有阻碍作用,从而保护了焦炭基质强度;而在CO_2气氛下,高反应焦炭与CO_2的起始反应温度降低,加剧了焦炭气化溶损反应的进行,Na原子会插入碳层引起微晶多维膨胀,使焦炭微观组织产生破裂,导致高反应性焦炭微观结构的破坏更为严重。     

模拟焦炭在高炉软融带碳溶反应的研究

分析了国内外常用的几种测定焦炭与CO2反应性的方法,发现用这些方法测得的反应性指标CRI和反应后强度指标CSR对高炉软融带碳溶反应缺乏模拟性.为此,用特制的大型高温反应炉进行模拟高炉软融带碳溶反应条件实验,得出碱对焦炭的碳溶反应具有正催化作用;随着所加碱的质量分数的增加,焦炭的反应性增大,反应后强度略有降低,反应后焦炭的平均粒径略有减小.     

钾、钠对焦炭劣化作用

为了研究碱金属钾、钠对焦炭劣化作用的区别,首先将焦炭置于不同含量的钾、钠气氛下进行吸附实验,然后对吸附碱金属后的焦炭进行扫描电镜观察、能谱及X射线衍射分析和热态性能测试.由于钠更加容易以表面吸附的形式覆盖在焦炭表面,所以在碱蒸气质量比相同的气氛下,钠的吸附量要高于钾.表面吸附的碱金属对焦炭溶损反应有阻碍作用.在相同吸附量情况下,吸附钾后的焦炭中与碳化学结合的钾居多,反应性更高.另外,钾金属本身对焦炭破坏作用就很大,钾原子会插入碳层引起微晶多维膨胀,使焦炭微观组织产生破裂,并且这些新生的裂纹导致吸附钾焦炭与吸附钠焦炭在溶损方式上的不同.     

焦炭在碱金属负荷条件下对炉料熔滴性能的影响

通过模拟炼铁高炉内炉料的熔滴过程,研究了焦炭在不同碱金属负荷下对熔滴过程的影响.对不同碱金属负荷与炉料的最大压差Δpmax和熔滴总特性值S的关系进行了分析.研究发现焦炭影响炉料熔滴性能主要是由于碱金属对其熔损反应的催化作用造成的.由扫描电镜观察到熔滴反应后的焦炭形貌可知,随着碱金属负荷的增加,其表面的气孔增多,气孔变大,焦炭表面被侵蚀得越来越严重,最终焦炭强度下降,甚至崩裂,最终影响到炉料的熔滴性能,使Δpmax,S值指标变差.     

唐钢焦炭反应后高温抗压强度

目前唐钢焦炭的检验方法主要是冷强度及热转鼓强度,该方法均不能精确反映高炉内的实际条件.真正有意义的参数是焦炭反应至一定程度后在真实温度下的抗压强度.本实验采用可调气氛高温抗压实验机来克服常规检验的不足,研究焦炭在实际条件冶炼下的抗压强度,为唐钢焦炭的质量检验提供了一种新的方法.     

捣固焦高温气化反应特性

通过模拟高炉实际条件,研究了温度、富碱条件等对五种捣固焦气化反应的影响,并结合光学组织和微观气孔结构分析了捣固焦在高温下的碳溶反应规律。实验结果表明,反应温度升高和富碱均能较大地提高捣固焦气化反应失碳率。不富碱时,捣固焦气化反应失碳率随温度升高先缓慢增长而后急剧升高,在1000℃以下时反应较少;富碱后,四种捣固焦失碳率随温度升高先急剧升高而后趋于平稳,在1100℃时已达到最大值。捣固焦内部闭气孔比例较大,大气孔较少,微小气孔较多,局部存在盲肠状气孔,反应后大气孔和贯穿孔数量增加。除反应性最低的捣固焦A外,其他四种捣固焦以基础各向异性和粗粒镶嵌结构为主,在1000℃和1100℃时抗碱金属侵蚀能力较差.     

煤岩显微组分与焦炭光学组织结构及焦炭质量关系的研究

作者对4种不同变质程度的烟煤和相同变质程度、不同显微组成的煤样进行了炭化,并测定所得焦炭的光学组织结构与气孔结构参数、微转鼓强度以及对 CO_2气体的反应活性等。论述了煤岩显微组分与焦炭光学组织结构和焦炭质量间的关系。     

ZBS改性剂对焦炭微观结构和热性能的影响

对安钢、昆钢的系列焦炭进行喷洒焦炭改性剂（ZBS）溶液实验,用扫描电镜、HY-4型全自动显微光度计对喷洒ZBS前后昆钢焦的微观结构进行检测分析．根据GB／T4000—1996测定焦炭反应性（Gin）和反应后强度（CSR）．结果表明：与没喷洒ZBS的焦样比,喷洒ZBS后焦炭孔隙相对小、少,焦炭气孔率P降低．在空隙的周围形成了亮白色的筋带——ZBS碳化物,与碳结合紧密,而且在气化反应2h后仍然存在,有利于反应后强度提高;ZBS能明显改善焦炭热性能,焦炭热性能越差的焦炭,ZBS对其改善的幅度越大．     

Effect of CO<Subscript>2</Subscript> and H<Subscript>2</Subscript>O on gasification dissolution and deep reaction of coke

To more comprehensively analyze the effect of CO₂ and H₂O on the gasification dissolution reaction and deep reaction of coke, the reactions of coke with CO₂ and H₂O using high temperature gas-solid reaction apparatus over the range of 950-1250℃ were studied, and the thermodynamic and kinetic analyses were also performed. The results show that the average reaction rate of coke with H₂O is about 1.3-6.5 times that with CO₂ in the experimental temperature range. At the same temperature, the endothermic effect of coke with H₂O is less than that with CO₂. As the pressure increases, the gasification dissolution reaction of coke shifts to the high-temperature zone. The use of hydrogen-rich fuels is conducive to decreasing the energy consumed inside the blast furnace, and a corresponding high-pressure operation will help to suppress the gasification dissolution reaction of coke and reduce its deterioration. The interfacial chemical reaction is the main rate-limiting step over the experimental temperature range. The activation energies of the reaction of coke with CO₂ and H₂O are 169.23 kJ·mol-1 and 87.13 kJ·mol-1, respectively. Additionally, water vapor is more likely to diffuse into the coke interior at a lower temperature and thus aggravates the deterioration of coke in the middle upper part of blast furnace.     

碱金属对焦炭质量的影响及焦炭抗碱性的研究

本试验研完了碱金属对焦炭高温反应性能的影响。金属钾及其氧化物对焦炭与CO_2反应具有强烈的催化作用,它使焦炭反应性增加,反应后强度降低,焦炭质量劣化、同时还研究了硼族元素化合物硼酸对焦炭与CO_2碳素溶解反应的抑制作用,它提高了焦炭的抗碱性能,因而使焦炭的反应性降低,反应后强度增加,焦炭的高温性能得到改善。     

利用小焦炉试验提高焦炭热态性能的研究

为提高焦炭热态性能，利用小焦炉试验和大工业焦炉试验，确定了适应1080m^3大高炉用焦的配煤结构：1／3焦煤25％、肥煤25％、焦煤35％、瘦煤15％，与原生产配比相比，焦炭热态反应性平均降低4．6％，反应后强度平均提高4．3％。     

高岭石与碱性驱替剂反应实验研究

用聚四氟乙烯塑料反应器在25℃和45℃下,以20g/L的固液比,研究了高岭石与不同浓度NaOH或Na^₂CO^₃的溶蚀反应,反应时间为0~600h,用分光光度法测定反应后液相中硅、铝元素质量浓度,根据反应前后碱浓度的变化,计算反应绝对碱耗量;测定5.0%NaOH驱替过程中,高岭石填砂管渗透率和注入压力的变化。实验结果表明：高岭石在碱溶液中,通过扫描电镜能发现有明显溶蚀痕迹,在溶蚀反应前120h,溶液中硅、铝元素明显增加;相同温度下,高岭石在1.2%NaOH溶液中比5.0%Na^₂CO^₃溶液中碱耗量高;在碱驱过程中,渗透率上下波动,稳定后渗透率小幅下降。     

废塑料配煤炼焦焦炭质量分析

利用焦炭反应性装置对2kg焦炉实验所得的废塑料配煤炼焦焦炭进行热强度分析，其结果表明：废塑料的比例从1％～5％，各配煤样品所得的焦炭的反应性和反应后强度均呈现下降趋势。与炼焦配煤单独炼焦相比，废塑料代替3％以内的瘦煤炼焦，所得焦炭的反应性和反应后强度指标均有所改善，但是废塑料代替其它煤种炼焦所得焦炭的热性能指标均有所降低。     

加压快速热解液相炭化焦的物理性质及CO2气化活性

以一种液相炭化焦(石油焦)为原料,在快速升温和热解压力为常压至3 MPa下制备了热解焦,主要考察了热解停留时间和热解压力对其失重、BET表面积和CO2气化活性的影响。结果表明:在加压快速热解条件下,随热解停留时间增加,液相炭化焦的失重率增加,BET表面积呈下降趋势,气化活性略微减小;随热解压力增加,液相炭化焦的失重率增加,BET表面积先增加后下降,气化活性略微变化,甚至基本不变;常压条件下液相炭化焦的气化活性明显高于加压条件下的气化活性。     

生物质烧结燃料反应性优化研究

由于生物质燃料放热反应太快，直接应用在烧结中导致火焰前峰与热波前峰不匹配影响烧结矿性能.因此，利用CaO粉末对生物质燃料孔隙进行填充和生物质燃料“包裹制粒”对生物质燃料改性，并利用差热实验和热重实验对改性后燃料和焦煤进行对比检测实验.结果表明:生物质燃料经CaO粉末改性后，生物质燃料放热开始反应温度Te提升至382.09℃，放热拐点温度Ti提高至395.23℃，差热曲线(DTA)后移延缓热量释放;改性生物质燃料经包裹制粒后，开始失重温度提高至462℃，放热时间明显延长，与焦粉失重曲线接近.     

铝型材厂污泥中铝的溶出工艺研究

以某铝型材厂的含铝污泥为原料,采用盐酸酸溶法回收污泥中的铝．研究了盐酸用量、反应温度、反应时间、陈化时间对污泥中铝溶出的影响规律,结果表明：温度75—80℃,用12mL（1＋21盐酸溶解20．000g污泥25min,陈化80min,铝溶出率为94％-96％．     

未燃烧煤粉对焦炭粉化性能的影响

为了弄清楚高炉内未燃烧煤粉（简称ＵＰＣ）对焦炭性能的影响，我们在实验炉内做了纯焦炭恒温处理，气化反应以及焦炭层喷吹ＵＰＣ后气反应一小时后焦炭样的粉化情况，得出的主要结；（ａ）同一温度条件下，纯焦炭气化反应一小时粉化最严重，而焦炭层喷吹ＵＰＣ后粉化程降低；（ｂ）同一温度条件下，随着焦炭层喷吹ＵＰＣ量的增加，气化反应后焦炭的强度提高，粉末量减少。