关键词：焦炭;碳溶损反应;初始反应温度;相互关系;影响因素
摘 要：在全球低碳经济和温室效应的大背景下,钢铁企业如何实现节能减排是制约其发展的重要因素之一。此外,高炉生产对优质焦炭、矿石的需求与日益紧缺的资源之间的矛盾也越来越明显,如何提高高炉炉身的利用效率成为钢铁企业亟待解决的战略问题。目前,对于如何提高炉身利用率主要集中在提高含铁原料的还原性能,改善矿石层的高温特性,进而控制炉料分布,改善煤气流的分布和降低高炉热储备区温度,提高CO实际分压与平衡分压的差值,提高还原驱动力两个方面。热储备区温度是高炉内铁氧化物上部间接还原与下部直接还原的分界线。焦炭初始反应温度是指碳溶损反应开始温度,它是高炉内氧化铁直接还原和间接还原的分界温度,焦炭初始反应温度影响高炉内FeO-Fe还原平衡点,进而影响还原剂消耗量和煤气利用率,在一定程度上反映高炉内焦炭与气体的反应性能。因而,高炉热储备区温度与焦炭碳溶损初始反应温度关系密切。本文在系统总结国内外学者在该研究的基础之上,提出一种测定焦炭碳溶损初始反应温度的新方法:定义焦炭与CO_2反应生成的CO浓度达到1%时的温度为焦炭碳溶损初始反应温度。进而从入炉煤性质、炼焦工艺条件和配入添加剂方面来研究对其影响,希望为高炉的节能减排、开发满足高炉要求的焦炭提供理论依据。研究结果表明:炼焦煤性质对焦炭初始反应温度影响显著,随着煤化度的提高,单种煤制得焦炭的初始反应温度逐步升高;配合煤制得焦炭的初始反应温度随着挥发分、催化指数的增加而降低,随着黏结指数的增加而升高;随着焖炉时间的延长而逐渐升高;堆积密度对初始反应温度没有明显影响;随着煤料细度的增加,初始反应温度先增加后降低,当细度为90%时,初始反应温度出现最大值;随着添加剂铁矿粉和消石灰添加量的增加,焦炭的初始反应温度均大幅度降低,且铁矿粉的催化作用大于消石灰。进一步研究初始反应温度与焦炭的反应性的关系,结果表明,对于各种焦炭,其碳溶损初始反应温度与焦炭反应性均呈负相关性,即随着反应性的增大,初始反应温度下降,但对不同的焦炭,下降的幅度相差巨大。在数值上,二者不能相互表征,只能实际测得。
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