捣固焦抗锌性能研究

摘要

焦炭是高炉中最重要的原料之一，起到发热、还原、增碳和支撑料柱的作用，其质量的好坏对高炉的顺行极为重要。为了充分利用各种焦煤资源和提高焦炭质量，捣固炼焦技术应运而生。捣固炼焦技术助于提高焦炭的质量，也可以增大配煤中高挥发分煤的比例或者实现用弱黏结性煤代替黏结性煤的目的，从而扩大了炼焦用煤的来源。近年来，部分企业在高炉生产中开始尝试使用捣固焦取代传统顶装焦进行冶炼，然而有些捣固焦冶炼高炉锌负荷较高，影响高炉顺行。目前捣固焦的抗锌性能尚未被探明，富锌条件下捣固焦的反应过程也缺乏深入的研究。为了探明锌对捣固焦冶金性能的影响，本论文通过热力学与动力学计算和热反应性实验相结合，然后将实验样品分别采用光学显微镜、XRD和扫描电镜进行了分析，深入研究了锌对捣固焦反应性和显微结构的影响。本论文的研究内容主要有以下几个结论:
　　(1)针对某钢铁公司的捣固焦和顶装焦，分别在900℃、1000℃、1100℃温度下研究锌对焦炭反应性的影响。研究发现在同样的锌负荷条件下，捣固焦的抗锌性优于顶装焦。
　　(2)对焦炭的溶损反应进行热力学计算，发现总压增大不利于溶损反应的进行。对焦炭热反应性实验的失重曲线进行了动力学分析，确定了焦炭溶损反应的反应级数和活化能，富锌条件下该反应的反应级数为0级，表明锌在焦炭的溶损反应中起到表面催化作用;该反应的反应活化能随着ψ(Zn(CH3COO)2)的增大而逐渐降低，有利于反应的进行。
　　(3)采用XRD内标法研究了锌含量变化对捣固焦溶损反应后微晶结构的变化。结果显示随着锌含量的增大，捣固焦层片在空间的排列更不规则，定向程度变差。采用光学全景图像的分析方法观察焦炭样品的表面结构、采用扫描电镜观察焦炭形貌和成分变化，发现随着ψ(Zn(CH3COO)2)的增大，孔的数量变多、直径变大，孔壁变薄，形状更不规则，结构更加疏松;孔从焦炭内部向外发展的过程中出现连通现象，孔与孔合并成更大的孔。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 锌在高炉中的行为特征

1．2．1 锌及其化合物的物理化学性质

1．2．2 锌在高炉内的循环富集

1．2．3 锌富集对高炉的危害

1．2．4 锌危害的控制方法

1．3 捣固焦炼焦工艺

1．4 国内外研究现状

1．4．1 焦炭热性能的研究现状

1．4．2 锌对焦炭热性能影响的研究

1．5 论文的研究内容

2 锌对捣固焦反应性的影响

2．1 实验原料

2．2 实验方法

2．2．1 样品的制备

2．2．2 实验设备

2．2．3 实验方法

2．2．4 焦炭反应性和反应后强度计算方法

2．3 实验结果与分析

2．3．1 锌对焦炭反应性的影响

2．3．2 锌对焦炭反应后强度的影响

2．4 本章小结

3 热力学和动力学分析

3．1 热力学分析

3．1．1 焦炭溶损反应

3．1．2 氧化锌还原反应

3．2 动力学分析

3．2．1 失重曲线

3．2．2 动力学推导过程

3．2．3 溶损反应级数的求解

3．2．4 溶损反应活化能的求解

3．3 本章小结

4 锌对捣固焦溶损反应后显微结构的影响

4．1 微晶结构分析

4．1．1 实验方法

4．1．2 计算结果

4．2 光学全景图像分析

4．3 扫描电镜分析

4．3．1 分析方法

4．3．2 捣固焦扫描电镜分析

4．3．3 顶装焦扫描电镜分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目