喷吹煤气后高炉炉料物理化学变化过程的实验研究

【摘要】：模拟喷吹煤气后高炉炉料的物理化学变化过程,借助扫描电镜、X 射线衍射仪、X 射线荧光分析仪等设备对该过程中炉料的物理化学变化进行了分析,研究了低温时炉料的粉化、炉料渗碳、脱碳过程,高温时的炉渣形成过程以及C 元素在铁水中的分配。研究结果表明: 1. 温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,在500℃时粉化最为严重,在900℃时炉料的低温还原粉化基本结束,在500℃~900℃,炉料粉化率随温度升高而降低;相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随煤气中H_2 含量的增加而增加,随CO_2 含量的增加而减少;炉料中,烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿和块矿的低温还原粉化率较小。 2. 初渣的生成与炉料的种类有关。酸性球团和天然块矿生成大量未还原的FeO和硅铝酸盐组成的初渣;烧结矿生成呈酸性的CaO—Al_2O_3—MgO—SiO_2的初渣。 炉腹渣生成过程为:酸性球团和天然块矿生成的初渣在下降过程中,与烧结矿形成的初渣不断融合,吸收CaO 和MgO,转变为CaO—Al_2O_3—MgO—SiO_2四元渣系,此炉腹渣的二元碱度小于终渣的理论计算碱度,主要是由于石灰石未参与造渣和烧结矿中石灰石加入的不均匀引起的。 3. 研究了低温区的气体成分对炉料渗碳的影响。高炉喷吹煤气后,炉料的渗碳在400～800℃内主要以波都阿尔反应进行,渗碳主要集中在边缘;在500℃～700℃时H_2 对CO 的析碳反应有利,当温度达900℃时,H_2 对CO 的析碳反应几乎无影响。 4. 炉身下部到炉腹区,在1300℃时铁水的含碳量最低;高于此温度后,铁水含碳量随温度的升高而升高。这主要是由于在1300℃时刚形成的初渣含有较高FeO,当初渣与铁液接触时,[C]被渣中(FeO)氧化,使铁液含[C]量下降。 5. 在炉缸区域,铁水含碳达到饱和,当铁滴穿过终渣层时,其含碳量有所降低。主要是因为铁滴穿过终渣时也发生(FeO)+[C]=Fe+CO 反应,此时渣中(FeO)含量虽少,脱碳反应的动力学条件很好,具有较强的脱碳能力。 【关键词】：炉料变化 高炉 还原 炉渣
【学位授予单位】：河北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TF534
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• Contents9-11
• 引言11-12
• 1 文献综述12-25
• 1.1 高炉炼铁工艺的发展12-16
• 1.1.1 高炉喷吹技术12-15
• 1.1.2 全氧高炉新工艺开发15-16
• 1.2 高炉内炉料的物理化学反应16-19
• 1.2.1 喷煤对炉料还原的影响16-19
• 1.2.2 炉缸中液态渣铁间的反应19
• 1.3 富氧喷煤气对炉料及炉渣的影响19-23
• 1.3.1 富氧喷煤气对炉料的影响19-22
• 1.3.2 富氧喷煤气对炉渣的影响22-23
• 1.4 问题的提出23-25
• 2 实验设备及实验方案25-29
• 2.1 实验设备25-27
• 2.2 实验条件及方案27-28
• 2.3 实验过程及试样的检测28-29
• 3 喷吹煤气条件下高炉上部炉料的物理化学变化29-55
• 3.1 炉料的低温还原粉化29-33
• 3.1.1 温度对炉料粉化的影响29-31
• 3.1.2 气体成分对炉料粉化的影响31-33
• 3.2 喷煤气条件下气—固反应中铁的还原机理研究33-47
• 3.2.1 氧化铁还原条件33-36
• 3.2.2 喷吹煤气条件下球团矿还原反应控制环节的确定36-43
• 3.2.3 炉料还原反应速度方程的影响因素43-47
• 3.3 喷煤气条件下碳的反应机理与分配规律47-55
• 3.3.1 喷煤气条件下炉料的渗碳规律47-51
• 3.3.2 喷煤气条件下H2 含量对碳的分配影响51-55
• 4 喷吹煤气条件下高炉下部炉料的物理化学变化55-72
• 4.1 喷吹煤气条件下炉料软熔性能的变化情况55-57
• 4.2 喷吹煤气条件下炉渣的生成过程57-65
• 4.2.1 喷煤气条件下初渣的生成57-61
• 4.2.2 喷煤气条件下炉腹渣的生成及成分变化61-65
• 4.3 喷煤气条件下铁中碳元素的反应机理与分配规律65-72
• 4.3.1 铁中碳元素的反应与分配65-70
• 4.3.2 影响铁水含碳量的因素70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 附录A 全铁含量的测定78-79
• 附录B 金属铁含量的测定79-80
• 附录C 炉料还原过程实验参数80-82
• 致谢82-83
• 导师简介83-84
• 作者简介84-85
• 学位论文数据集85

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