神府煤-Ⅲ制备的含铁型焦的物理化学基础研究
自上世纪50年代以来，工业革命造成的大量温室气体CO2排放使极端气候事件频发，加剧北方水资源短缺和南方季节性干旱程度。这些环境变化已给工业和农业造成严重影响，严重恶化人类的生存环境。我国钢铁工业CO2的排放量占全国CO2排放总量的15％左右。而高炉炼铁约占钢铁生产总CO2排放量的70％。因此，炼铁工艺必须开发出减少CO2排放的新生产工艺技术;其次，在我国实现新型工业化过程中，我国的粗钢产量迅猛增加。在加剧战略资源铁矿石和煤炭危机的同时，也减小钢铁企业的利润空间。为此，开发劣质铁矿石-煤资源的高效生产利用技术，扩大高炉炼铁的原燃料使用范围，是钢铁企业提升竞争力的关键环节之一。 为此，本研究在分析高炉冶金原理和国内外研究前沿动态的基础上，提出把我国储量丰富的非焦煤、铁矿粉经破碎、混均、热压成型和高温焦化后制成C-O-Fe接触距离小、易于高炉低温区气化反应的高反应性含铁型焦(CIC);用CIC中的Fe催化剂作用和降低焦炭气化反应起始温度的热力学热特性，达到降低高炉炉顶煤气流和块状带温度、减少焦比和CO2的排放量的设想目的。通过实验研究、理论分析及模拟计算，探讨分析澳矿粉含量对神府煤-Ⅲ制成的CIC气化起始温度及其高炉焦比和CO2排放量的影响。为高炉改善热平衡状态、降低焦比和减少CO2排放量，为解决炼铁中资源与环境的矛盾提供基础研究数据。其主要研究结果如下: (1)神府煤-Ⅲ和澳矿粉制备的含铁型煤和CIC，其压溃强度随澳矿粉含量的增加而提高，最高分别可达48.97 kN/p、5.66 kN/p。 (2)含铁型煤主要由C、灰分、Fe2O3等相组成，含铁型焦主要由多孔、多形状的C、0.05～1μm的白色Fe颗粒（附着于多孔C表面）和0.5～20μm的气孔等相组成;且C-Fe原子之间紧密接触。 (3)随澳矿粉含量的增加，CIC中的气孔数量增加，尺寸从0.5增大到20μm;附着于气孔表面的Fe原子密度增大。 (4)随澳矿粉含量的增加，CIC的气化反应起始温度由936.5℃降低到876.3℃，其活化能从206.82 kJ·mo1-1降低到196.53 kJ·mol-1。 (5)随煤发热值的增大，CIC气化反应起始温度降低，CIC气化起始温度的降幅值增加。用发热值为18.81 MJ/Kg的神府煤-Ⅲ制备的CIC，不适宜在高炉中作为高反应性焦炭使用。
含铁型焦;压溃强度;气化反应起始温度;微观组织;高炉炼铁
太原理工大学
硕士
冶金工程
王社斌
2015
中文
TF526
72
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）