【摘 要】
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富氢高炉冶炼是一项清洁低碳炼铁技术,认识焦炭在富氢高炉内的溶损特性对于指导富氢高炉操作具有重要意义。利用Ca/Fe添加剂配煤制备高反应性焦炭,研究焦炭在H2O@CO2气氛中的溶损过程,分析焦炭溶损过程H2O和CO2的相互作用,阐明Ca/Fe添加剂对焦炭溶损反应特性的影响规律。随着反应气氛中H2O含量的增加,焦炭的溶损率逐渐变大,碳溶反应的碳素溶损率逐渐减少、水煤气反应的碳素溶损率逐渐增加,表明H2
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富氢高炉冶炼是一项清洁低碳炼铁技术,认识焦炭在富氢高炉内的溶损特性对于指导富氢高炉操作具有重要意义。利用Ca/Fe添加剂配煤制备高反应性焦炭,研究焦炭在H2O@CO2气氛中的溶损过程,分析焦炭溶损过程H2O和CO2的相互作用,阐明Ca/Fe添加剂对焦炭溶损反应特性的影响规律。随着反应气氛中H2O含量的增加,焦炭的溶损率逐渐变大,碳溶反应的碳素溶损率逐渐减少、水煤气反应的碳素溶损率逐渐增加,表明H2O和CO2与焦炭反应存在明显的竞争作用。基于碳素溶损率和H2O含量线性拟合斜率的差值提出了抑制因子α表征H2O和CO2与焦炭反应的相互抑制程度,通过分析不同温度下Ca/Fe添加剂对αCO2/H2O和αH2O/CO2的影响,发现混合气氛中含Ca催化剂偏向于促进水煤气反应,而Fe基催化剂则受到气体含量的影响主要促进了碳溶反应的发生。通过分析不同温度下焦炭的溶损速率发现,基础焦炭的碳溶反应和水煤气反应的表观活化能分别为154.2和89.8 k J·mol–1,而Fe基焦炭的活化能则分别降低了3.7%和13.7%,Ca基焦炭则降低了13.7%和18.8%,BC+Ca＆Fe焦炭则下降了16.8%和21.3%。在H2O@CO2中Ca/Fe添加剂也显著降低了焦炭碳溶反应和水煤气反应的表观活化能,Ca基焦炭的活化能降低幅度仍然大于Fe基焦炭,而BC+Ca＆Fe焦炭的活化能降低幅度最大,说明Ca/Fe添加剂的催化效果具有显著的差异性和协同性。焦炭SEM-EDS和XRD的测试结果则表明,Fe基焦炭中Fe2O3略有增多,而Ca基焦炭中Ca Al2Si O8含量显著提高,Ca＆Fe基焦炭中则同时出现了Ca/Fe硅酸盐化合物,从而表现出催化效果的差异性和协同性。图47幅;表22个;参59篇。
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