焦炭微观结构对其在高炉中反应行为与性能影响研究
发布时间：2024-02-15 08:58
高炉大喷煤等新技术应用,及全氧高炉炼铁技术和高炉喷吹焦炉煤气技术的发展,使高炉的焦比大幅降低,从而使焦炭的机械负荷和化学反应负荷增加,对焦炭性能提出了更高的要求。与此同时,这些新技术的应用会使高炉煤气成分发生重大变化,其中H2O含量增加对焦炭的反应行为和强度的影响应引起重视。本文采用几种典型炼焦煤定向制备不同微观结构焦炭,综合运用光学显微镜、扫描电镜、热重分析仪及多种理化性能和力学性能检测方法,开展了CO2和H2O条件下焦炭微观结构演变行为及其对强度影响研究,以期揭示高炉中焦炭微观结构演变对其宏观性能影响规律,为新工艺下焦炭的选择及焦炭宏观性能调控提供参考依据。首先,综合运用光学显微镜、拉曼光谱及压汞仪等检测手段,研究了溶损过程焦炭光学组织、孔隙结构和物理化学结构演变规律。结果表明,CO2和H2O对不同光学组织的溶损作用具有选择性,光学组织反应性越高溶损后结构差别越小,与CO2条件相比,H2O对反应性越低光学组织的选择性越强。相同反应率下,随CO2-H2O气体中H2O含量增加焦炭平均孔径降低,比表面积增加,孔径分布峰值对应的孔径向低数值侧移动。CO2气体中添加H2O后能够促进小孔的生成...
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 焦炭微观结构研究
2.1.1 焦炭物理化学结构表征
2.1.2 焦炭孔隙结构表征
2.1.3 焦炭光学组织表征
2.2 焦炭气化反应行为研究进展
2.2.1 固定床法
2.2.2 热重法
2.2.3 流化床-气体分析仪联用法
2.2.4 焦炭气化反应行为表征新方法
2.3 焦炭力学性能研究
2.3.1 焦炭反应性和反应后强度评价方法
2.3.2 高炉焦炭高温强度研究进展
2.4 课题提出、研究内容及创新点
2.4.1 课题的提出和意义
2.4.2 主要研究内容
2.4.3 创新点
3 不同微观结构焦炭的定向制备
3.1 焦煤综合性能评价
3.2 不同微观结构焦炭的定向制备
3.2.1 不同微观结构焦炭制备
3.2.2 不同微观结构焦炭基础物性分析
3.2.3 不同微观结构焦炭光学组织分析
3.3 焦炭微观结构表征
3.3.1 焦炭物理化学结构特征分析
3.3.2 不同微观结构焦炭孔隙结构分析
3.4 本章小结
4 气化反应过程焦炭微观结构演变规律研究
4.1 实验装置与方法
4.1.1 焦炭气化反应实验
4.1.2 焦炭孔隙结构测试
4.1.3 焦炭物理化学结构测试
4.2 气化反应过程中焦炭光学组织演变规律研究
4.2.1 CO2和H2O气氛下焦炭光学组织演变规律
4.2.2 CO2和H2O气氛下光学组织气化机理
4.3 CO2和H2O气氛下焦炭孔隙结构研究
4.3.1 CO2和H2O气氛下焦炭孔隙结构变化规律
4.3.2 CO2和H2O气氛下焦炭孔隙结构时空变化规律
4.4 CO2和H2O气氛下焦炭的物理化学结构特征分析
4.4.1 CO2和H2O气化反应前后焦炭化学结构分析
4.4.2 CO2和H2O气化反应前后焦炭微晶结构分析
4.5 本章小结
5 不同微观结构焦炭气化反应特性研究
5.1 实验装置与方法
5.1.1 焦炭气化反应实验
5.1.2 焦炭气化反应性评价
5.1.3 动力学计算方法
5.2 炭种对气化反应行为的影响
5.3 粒度对焦炭气化反应行为的影响
5.4 H2O含量对焦炭气化反应行为的影响
5.5 本章小结
6 焦炭光学组织力学性能研究
6.1 实验装置与方法
6.2 气化反应前后光学组织微区力学性能
6.3 本章小结
7 不同微观结构焦炭宏观强度研究
7.1 实验装置与方法
7.1.1 实验原料
7.1.2 焦炭抗拉强度实验
7.1.3 焦炭力学性能评价方法
7.2 不同微观结构焦炭抗拉强度
7.2.1 反应率对抗拉强度影响规律
7.2.2 孔隙结构对焦炭抗拉强度影响规律
7.3 不同微观结构焦炭力学性能评价
7.4 焦炭高温抗拉强度
7.4.1 反应率对焦炭高温抗拉强度影响规律
7.4.2 温度对焦炭抗拉强度影响规律
7.4.3 焦炭高温力学性能评价
7.5 本章小结
8 模拟高炉条件下焦炭反应行为和强度研究
8.1 实验装置与方法
8.2 模拟高炉条件下焦炭反应行为和强度
8.2.1 焦炭气化反应行为和强度
8.2.2 焦炭气化反应过程微观结构演变规律
8.3 模拟不同高炉条件下焦炭粉化机理
8.3.1 不同高炉条件下焦炭粉化机理
8.3.2 不同高炉条件下焦炭抗拉强度
8.4 对焦炭生产和高炉使用的建议
8.5 本章小结
9 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3899504
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 焦炭微观结构研究
2.1.1 焦炭物理化学结构表征
2.1.2 焦炭孔隙结构表征
2.1.3 焦炭光学组织表征
2.2 焦炭气化反应行为研究进展
2.2.1 固定床法
2.2.2 热重法
2.2.3 流化床-气体分析仪联用法
2.2.4 焦炭气化反应行为表征新方法
2.3 焦炭力学性能研究
2.3.1 焦炭反应性和反应后强度评价方法
2.3.2 高炉焦炭高温强度研究进展
2.4 课题提出、研究内容及创新点
2.4.1 课题的提出和意义
2.4.2 主要研究内容
2.4.3 创新点
3 不同微观结构焦炭的定向制备
3.1 焦煤综合性能评价
3.2 不同微观结构焦炭的定向制备
3.2.1 不同微观结构焦炭制备
3.2.2 不同微观结构焦炭基础物性分析
3.2.3 不同微观结构焦炭光学组织分析
3.3 焦炭微观结构表征
3.3.1 焦炭物理化学结构特征分析
3.3.2 不同微观结构焦炭孔隙结构分析
3.4 本章小结
4 气化反应过程焦炭微观结构演变规律研究
4.1 实验装置与方法
4.1.1 焦炭气化反应实验
4.1.2 焦炭孔隙结构测试
4.1.3 焦炭物理化学结构测试
4.2 气化反应过程中焦炭光学组织演变规律研究
4.2.1 CO2和H2O气氛下焦炭光学组织演变规律
4.2.2 CO2和H2O气氛下光学组织气化机理
4.3 CO2和H2O气氛下焦炭孔隙结构研究
4.3.1 CO2和H2O气氛下焦炭孔隙结构变化规律
4.3.2 CO2和H2O气氛下焦炭孔隙结构时空变化规律
4.4 CO2和H2O气氛下焦炭的物理化学结构特征分析
4.4.1 CO2和H2O气化反应前后焦炭化学结构分析
4.4.2 CO2和H2O气化反应前后焦炭微晶结构分析
4.5 本章小结
5 不同微观结构焦炭气化反应特性研究
5.1 实验装置与方法
5.1.1 焦炭气化反应实验
5.1.2 焦炭气化反应性评价
5.1.3 动力学计算方法
5.2 炭种对气化反应行为的影响
5.3 粒度对焦炭气化反应行为的影响
5.4 H2O含量对焦炭气化反应行为的影响
5.5 本章小结
6 焦炭光学组织力学性能研究
6.1 实验装置与方法
6.2 气化反应前后光学组织微区力学性能
6.3 本章小结
7 不同微观结构焦炭宏观强度研究
7.1 实验装置与方法
7.1.1 实验原料
7.1.2 焦炭抗拉强度实验
7.1.3 焦炭力学性能评价方法
7.2 不同微观结构焦炭抗拉强度
7.2.1 反应率对抗拉强度影响规律
7.2.2 孔隙结构对焦炭抗拉强度影响规律
7.3 不同微观结构焦炭力学性能评价
7.4 焦炭高温抗拉强度
7.4.1 反应率对焦炭高温抗拉强度影响规律
7.4.2 温度对焦炭抗拉强度影响规律
7.4.3 焦炭高温力学性能评价
7.5 本章小结
8 模拟高炉条件下焦炭反应行为和强度研究
8.1 实验装置与方法
8.2 模拟高炉条件下焦炭反应行为和强度
8.2.1 焦炭气化反应行为和强度
8.2.2 焦炭气化反应过程微观结构演变规律
8.3 模拟不同高炉条件下焦炭粉化机理
8.3.1 不同高炉条件下焦炭粉化机理
8.3.2 不同高炉条件下焦炭抗拉强度
8.4 对焦炭生产和高炉使用的建议
8.5 本章小结
9 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3899504
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