典型碱金属碱土金属对焦炭-CO2反应性影响的研究

论文摘要

焦炭热态反应性能够较好地反映其在高炉中抵抗化学侵蚀的能力,是评价焦炭质量的重要指标。本文以研究典型碱金属、碱土金属对不同变质程度煤焦-CO2反应性,以及同种煤不同密度级富集物焦-CO2反应性的催化作用关系为目的,通过添加K2CO3、Na2CO3、CaCO3和MgO到煤（或各密度级富集物）中炼焦,研究了碱金属、碱土金属对焦炭催化溶损反应动力学,初步探讨了焦炭的溶损反应原因,得出了碱对不同煤岩组成的催化作用关系。研究结果表明:添加碱金属、碱土金属对气煤焦炭反应性的影响小于对焦煤焦炭的影响。同种碱金属、碱土金属随添加量的增加,焦炭转化率越大。随溶损反应时间的增加,焦炭转化率逐步增加。其他条件相同时,添加K2CO3对焦炭转化率的影响最大,其他依次为Na2CO3,CaCO3和MgO。对于焦煤而言,加碱后镜质组对应的焦炭显微结构的反应活性变大。自身碱含量低的焦炭,加碱后溶损反应中CO2转化率增加幅度大于自身碱含量高的焦炭。动力学研究表明,对于气煤焦炭,加碱的催化作用在于降低了反应的活化能。而焦煤焦炭添加0.5%的Na2CO3、CaCO3和MgO时,活化能增加,表明反应速率对温度的敏感程度加强,且指前因子相应增大,表明提供了更多的反应活性点,随添加量的增加,活化能降低成为影响反应速率的主要因素。碱金属、碱土金属对焦炭溶损反应的催化作用是由降低反应活化能和增加活性中心共同作用的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪言
• 1 文献综述与选题
• 1.1 焦炭的溶损反应与无机矿物的影响
• 1.1.1 焦炭溶损反应的表征与测定方法
• 1.1.2 煤中主要无机质对焦炭溶损反应的影响
• 1.2 碱金属与碱土金属对焦炭溶损反应的催化作用
• 1.2.1 高炉内碱金属的循环与富集
• 1.2.2 碱金属、碱土金属的催化作用
• 1.2.3 催化作用机理
• 1.2.4 催化作用动力学
• 1.3 催化溶损反应对焦炭质量的影响
• 1.3.1 对焦炭结构的影响
• 1.3.2 对焦炭强度的影响
• 1.3.3 碱金属、碱土金属的催化作用程度
• 1.4 选题及主要研究内容
• 2 煤中添加碱金属、碱土金属炼焦试验研究
• 2.1 试验样品
• 2.2 炼焦方法
• 2.2.1 碱金属、碱土金属添加方式及添加量的确定
• 2.2.2 参考点的确定
• 2.2.3 炼焦试验
• 2.3 炼焦试验结果
• 2.4 焦炭溶损反应试验
• 2.4.1 试验装置
• 2.4.2 内外扩散消除的试验条件
• 2.4.3 测定方法及数据采集
• 2.5 小结
• 3 焦炭的催化溶损反应研究
• 3.1 二氧化碳转化率的计算
• 3.2 催化作用动力学
• 3.2.1 试验数据
• 3.2.2 模型选择及参数计算
• 3.2.3 碱金属、碱土金属的催化作用关系
• 3.3 结果讨论
• 3.4 小结
• 4 不同密度级富集物焦炭的催化溶损反应试验研究
• 4.1 试验样品
• 4.1.1 样品分析
• 4.1.2 比重分级
• 4.2 试验仪器与方法
• 4.2.1 坩埚焦试验
• 4.2.2 热天平失重试验
• 4.3 试验结果
• 4.3.1 各密度级富集物焦转化率与反应时间的关系
• 4.3.2 加碱对各密度级富集物焦转化率的影响
• 4.3.3 模型选择及参数计算
• 4.4 结果讨论
• 4.5 小结
• 5 结论与工作总结
• 5.1 主要结论
• 5.2 论文创新点
• 5.3 论文不足与工作展望
• 6 参考文献
• 7 致谢
• 8 附录