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时间:2020-05-01
《H2O和CO2对焦炭溶损反应动力学的研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第12卷第5期过程工程学报、,0I.12NO.52012年10月TheChineseJournalofProcessEngineering0ct.2012H0和C0对焦炭溶损反应动力学的研究赵晴晴,薛庆国,佘雪峰,王洪,王静松f1.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,冶金与生态工程学院,北京100083;2.北京科技大学机械工程学院,北京100083)摘要:采用自制高温气固相反应连续测定装置,研究了900~1100℃下,CO2,H2O及其混合气体与焦炭的溶损反应.结果表明,焦炭与H2O反应的溶损率远高于其与CO2反应后的溶损率,
2、前者是后者的2-5倍.相比与CO2的反应,焦炭与HO的反应在颗粒外围更为剧烈,且不易在中心部位生成大的串孔及裂纹.900℃时,与CO2、H2O反应开始的焦炭的主要气化方式分别为微孔生成、小孔扩张;1100℃时,分别为4,TL扩张、微孔生成.随着混合气体中Hz0含量的增加,焦炭的溶损率不断增加.当阻2o]/[co2]=5/5和7/3时,焦炭与混合气体的共气化过程中均产生了明显的交互作用.用缩核反应模型描述了焦炭与H2O和CO2气化反应的结果,得反应活化能分别为154.47和214.77kJ/too1.关键词:焦炭;H2O;CO2;溶损率
3、;微观结构;交互作用中图分类号:TF526.1文献标识码:A文章编号:1009—606X(2012)O5—0789—07工业用冶金焦炭(莱芜钢厂,焦炭的理化性能如表11前言所示),实验气体采用高纯N2(纯度为99.99%),CO2(纯为了降低炼铁能耗和CO2排放量,实现清洁可持续度为99.9%),实验用水为去离子水.发展,各国都在积极进行技术革新以及炼铁新工艺的开表1焦炭样品的组成与理化性能(%)发.由于新工艺多采用富氧喷吹煤粉、天然气导致高炉Table1Compositionandphysico—chemicalproperties
4、ofcokesampler%内煤气中CO,H2的含量大幅增加【l】,H2还原矿石过程中产生的H0又可能对焦炭产生更大的影响,国内外学者对于焦炭与H2O、CO2的反应进行了大量研究.Note:M4oandoarecrushingstrengthandwear-resistantstrength1wanaga[6l得出1700℃时焦炭与H2O的反应速率是焦炭ofcoke.与CO2的反应速率的2~4倍.李家新等[采用大型高温2.2实验装置与分析仪器反应炉测得H2O与焦炭的开始反应温度远低于CO.实验仪器为自制高温气固相反应连续测定装置,如P
5、usz等】研究了焦炭与CO2反应前后的基质结构、气孔图1所示.水蒸气发生装置为ModelBL100蠕动泵,采结构以及强度变化,发现气孔结构的变化对焦炭强度及其反应性影响较大.崔平等pI1oJ研究了焦炭与CO2反应—————前后焦炭的气孔结构变化规律,但仅限于10pm以上的J【..一大气孔结构的变化.对于孔径小于100nm的微孔,虽然孔径小,但其表面积占焦炭全部表面积的90%以上,为CO的主要反应区域.本工作将研究反应温度、反应气IIlf
6、;_氛对焦炭微孔结构的变化规律及其影响.目前的研究多侧重于焦炭与CO,H,O反应过程的圈r{=习动
7、力学、焦炭与CO2反应前后的微观结构变化,为了较ll全面的了解H20和CO2与焦炭的反应规律,比较二者_-1『厂I1反应方式的差别,本工作使用自制的高温气固相反应测’一9定装置研究了不同温度下,焦炭与CO、H20的反应动1.Electronicbalance2.Resistancefurnace3.Hangingbasket力学及其反应过程中焦炭的微观结构变化,并进一步探4.Corundumball5.Qua~ztube6.Thermocouple7SiCheatingcylinder8.Peristalticpump9.Mixer讨
8、了混合气体与焦炭的气化反应规律.10.Temperaturecontroller2实验图1自制高温气固相反应连续测定装置Fig.1Self-commandcontinuousmeasurementdevice2.1实验原料forhightemperaturegas-solidreaction收稿曰期:2012—08—19,修回日期:2012—10—12作者简介:赵晴晴(1989一),女,山东省济宁市人,硕士研究生,钢铁冶金专业;王静松,通讯联系人,E-mail:wangjingsong@ustb.edu.cn.790过程工程学报第12
9、卷用精度值为0.0001g的METLERTOLEDOAL204电子30%时的微气孔结构参数变化;焦炭与3种比例(3/7,天平实时记录失重数据.该反应装置的优点是:f1)试样5/5,7/3)的CO2一H2O,H20—N2,
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