噴吹煤氣后高爐爐料物理化學(xué)變化過程的實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：模擬噴吹煤氣后高爐爐料的物理化學(xué)變化過程,借助掃描電鏡、X 射線衍射儀、X 射線熒光分析儀等設(shè)備對該過程中爐料的物理化學(xué)變化進(jìn)行了分析,研究了低溫時爐料的粉化、爐料滲碳、脫碳過程,高溫時的爐渣形成過程以及C 元素在鐵水中的分配。研究結(jié)果表明: 1. 溫度是影響爐料低溫還原粉化的主要因素,在500℃時粉化最為嚴(yán)重,在900℃時爐料的低溫還原粉化基本結(jié)束,在500℃~900℃,爐料粉化率隨溫度升高而降低;相同溫度條件下,爐料的低溫還原粉化率隨煤氣中H_2 含量的增加而增加,隨CO_2 含量的增加而減少;爐料中,燒結(jié)礦的低溫還原粉化率較大,球團(tuán)礦和塊礦的低溫還原粉化率較小。 2. 初渣的生成與爐料的種類有關(guān)。酸性球團(tuán)和天然塊礦生成大量未還原的FeO和硅鋁酸鹽組成的初渣;燒結(jié)礦生成呈酸性的CaO—Al_2O_3—MgO—SiO_2的初渣。 爐腹渣生成過程為:酸性球團(tuán)和天然塊礦生成的初渣在下降過程中,與燒結(jié)礦形成的初渣不斷融合,吸收CaO 和MgO,轉(zhuǎn)變?yōu)镃aO—Al_2O_3—MgO—SiO_2四元渣系,此爐腹渣的二元堿度小于終渣的理論計(jì)算堿度,主要是由于石灰石未參與造渣和燒結(jié)礦中石灰石加入的不均勻引起的。 3. 研究了低溫區(qū)的氣體成分對爐料滲碳的影響。高爐噴吹煤氣后,爐料的滲碳在400～800℃內(nèi)主要以波都阿爾反應(yīng)進(jìn)行,滲碳主要集中在邊緣;在500℃～700℃時H_2 對CO 的析碳反應(yīng)有利,當(dāng)溫度達(dá)900℃時,H_2 對CO 的析碳反應(yīng)幾乎無影響。 4. 爐身下部到爐腹區(qū),在1300℃時鐵水的含碳量最低;高于此溫度后,鐵水含碳量隨溫度的升高而升高。這主要是由于在1300℃時剛形成的初渣含有較高FeO,當(dāng)初渣與鐵液接觸時,[C]被渣中(FeO)氧化,使鐵液含[C]量下降。 5. 在爐缸區(qū)域,鐵水含碳達(dá)到飽和,當(dāng)鐵滴穿過終渣層時,其含碳量有所降低。主要是因?yàn)殍F滴穿過終渣時也發(fā)生(FeO)+[C]=Fe+CO 反應(yīng),此時渣中(FeO)含量雖少,脫碳反應(yīng)的動力學(xué)條件很好,具有較強(qiáng)的脫碳能力。 【關(guān)鍵詞】：爐料變化 高爐 還原 爐渣
【學(xué)位授予單位】：河北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TF534
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• Contents9-11
• 引言11-12
• 1 文獻(xiàn)綜述12-25
• 1.1 高爐煉鐵工藝的發(fā)展12-16
• 1.1.1 高爐噴吹技術(shù)12-15
• 1.1.2 全氧高爐新工藝開發(fā)15-16
• 1.2 高爐內(nèi)爐料的物理化學(xué)反應(yīng)16-19
• 1.2.1 噴煤對爐料還原的影響16-19
• 1.2.2 爐缸中液態(tài)渣鐵間的反應(yīng)19
• 1.3 富氧噴煤氣對爐料及爐渣的影響19-23
• 1.3.1 富氧噴煤氣對爐料的影響19-22
• 1.3.2 富氧噴煤氣對爐渣的影響22-23
• 1.4 問題的提出23-25
• 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方案25-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)條件及方案27-28
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過程及試樣的檢測28-29
• 3 噴吹煤氣條件下高爐上部爐料的物理化學(xué)變化29-55
• 3.1 爐料的低溫還原粉化29-33
• 3.1.1 溫度對爐料粉化的影響29-31
• 3.1.2 氣體成分對爐料粉化的影響31-33
• 3.2 噴煤氣條件下氣—固反應(yīng)中鐵的還原機(jī)理研究33-47
• 3.2.1 氧化鐵還原條件33-36
• 3.2.2 噴吹煤氣條件下球團(tuán)礦還原反應(yīng)控制環(huán)節(jié)的確定36-43
• 3.2.3 爐料還原反應(yīng)速度方程的影響因素43-47
• 3.3 噴煤氣條件下碳的反應(yīng)機(jī)理與分配規(guī)律47-55
• 3.3.1 噴煤氣條件下爐料的滲碳規(guī)律47-51
• 3.3.2 噴煤氣條件下H2 含量對碳的分配影響51-55
• 4 噴吹煤氣條件下高爐下部爐料的物理化學(xué)變化55-72
• 4.1 噴吹煤氣條件下爐料軟熔性能的變化情況55-57
• 4.2 噴吹煤氣條件下爐渣的生成過程57-65
• 4.2.1 噴煤氣條件下初渣的生成57-61
• 4.2.2 噴煤氣條件下爐腹渣的生成及成分變化61-65
• 4.3 噴煤氣條件下鐵中碳元素的反應(yīng)機(jī)理與分配規(guī)律65-72
• 4.3.1 鐵中碳元素的反應(yīng)與分配65-70
• 4.3.2 影響鐵水含碳量的因素70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 附錄A 全鐵含量的測定78-79
• 附錄B 金屬鐵含量的測定79-80
• 附錄C 爐料還原過程實(shí)驗(yàn)參數(shù)80-82
• 致謝82-83
• 導(dǎo)師簡介83-84
• 作者簡介84-85
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集85

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