高反应性焦炭的研究2

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1、4私李研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：教师：白晨光论文题目：高反应性焦炭的研究专业：冶金工程类别：专业硕士上课时间：2013年10月至2013年12月考生姓名及成绩：姓名学号成绩邱淑兴20130913167阅卷教师（签名）重庆大学研究生院制摘要本文介绍高反应性焦炭的研究背景并且着重从两个方面阐述了高反应性焦炭对高炉过程的影响，综述了高反应性焦炭的研究现状，主要包括研究添加碱金属、碱土金属、过渡金属三种金属化合物对焦炭高反应性的影响，并在每i种化合物中找出代表性的化合物來进行分析，为高反应性焦炭的生产与工业的实际应用提岀重要的指导意义。关键词：高反应性焦炭高炉反应

2、性反应后强度Fl录1前言12高反应性焦炭对高炉过程的影响12.1高反应性焦炭对还原剂比的影响12.2高反应性焦炭对反应后强度的影响33高反应性焦炭的研究现状43」添加碱金属的研究43.2添加碱土金属的研究53.3添加过渡金属的研究6结语7参考文献81前言随着高炉的大型化和喷煤量的增加，高炉冶炼过程对焦炭的质量提出了越來越高的要求。同时，曲于国民经济的快速发展，对能源的需求增大，导致煤炭供应紧张，市场混乱，混煤现象严重，煤质得不到保证，焦炭质量有下降趋势。另外，近年来在对钢铁的大需求量、环境问题日益严重的背景下，降低高炉生产焦比、提高生产效率、应对煤资源价格上涨和劣质化趋势成为焦炭制

3、造技术的重要课题。过去一般认为，实现高炉低还原剂比的操作必须使用大粒径高品位焦炭,但近几年，使用高反应性焦炭降低还原剂比的技术得到广泛关注。在这种情况下,日木钢铁协会成立了“高强度-高反应性焦炭制造技术研究会"，对高反应性焦炭的制造和使用的相关课题开展研究，并不断取得了基础性的研究成果。希望通过此项技术的开发利用降低高炉生产述原剂比、扩大煤种的适用范围，同时减少CO2的排放，回收利用高炉粉矿、炉尘等，起到节能减排的作用山。2高反应性焦炭对高炉过程的影响焦炭在高炉中的主要作用是:(1)主要的热量来源:高炉炼铁碳素(包括焦炭和煤粉)燃烧所提供的热量，占高炉炼铁总热量来源的71%o随着喷

4、煤比的提高，焦炭用量在逐步减少。但是，焦炭的用量总是要大于喷煤量。理论最低焦比为250kg/t,焦炭在风口燃烧掉55%-65%0(2)还原剂:焦炭还原作用是以C和CO形式来对铁矿石起述原作用。(3)生铁的溶碳:在高炉炼铁过程屮焦炭11«的碳是逐步渗透到生铁中。一般铸造生铁含碳3.9%左右，炼钢生铁在4.3%左右。生铁渗碳消耗焦炭7%-10%o(4)炉料的骨架作用:焦炭在高炉内是起骨架作用，支撑着炼铁原料(烧结矿、球团矿、天然块矿)，乂起到煤气的透气窗作用⑵。下面主要介绍高反应性焦炭对还原剂比和料柱骨架即焦炭反应后强度的影响。2.1高反应性焦炭对还原剂比的影响高炉中的碳素消耗主要表现

5、在炉缸碳燃烧供热、炉体中部的铁水渗碳以及作为还原剂消耗的碳。在鼓风量不变的条件下，焦炭在风口的燃烧量基本保持不变,而对于熔融铁水的渗碳过程小的碳消耗量也是相对较少的，因此，为降低高炉焦比而对作为还原剂的焦炭的研究是有必要的。口木研究的高反应性焦炭对高炉操作的影响认为焦炭的高反应性可以使高炉热储存区温度降低，从而影响高炉还原剂比。从炉喉到热储存区主要发生铁矿石与一氧化碳的间接述原反应和碳素溶解吸热反应，热储存区温度与高温区的分界温度一般是根据碳素溶损反应(C+CO2-2CO)明显进行的温度来确定，即850〜1000°C,在该温度下Fez。?还原为Fe的反应速度与碳素溶损反应的速度和温

6、度关系基木相同，所以可以认为在该温度卜•还原产生的CO2是碳素溶损反应的驱动力，在C过量的情况下产生还原煤气CO,促进反应的进行。日木炼铁专家也从高炉炼铁的Rist操作线(如图1)的角度来对高反应性焦炭与高炉还原剂比的关系进行了阐述。高反应性焦炭的加入旨在通过促进间接还原反应、降低焦炭反应开始温度来控制热储存区的温度和高炉的反应平衡点〔讥热储存区与高温区的分界温度为1000°C,该温度下FeO-Fe的还原平衡点为W点，理论上认为W点是高炉炉身还原效率最高的点⑴，其横坐标Xw决定于平衡时的气象组成Xw=l+

7、焦炭降低了FeO的述原平衡温度，使平衡向