张淑会, 张敬一, 武校章, 刘然, 兰臣臣, 吴硕轩
开发适合富氢高炉使用的原燃料是推动该技术工业化实践的关键。与普通焦炭相比,铁焦具有高反应性,能降低高炉热储备区温度,促进间接还原发展,降低CO2排放。特别是将其应用于富氢高炉,还可以促进金属铁的渗碳,并对焦炭起到保护作用。基于此,在实验室条件下进行铁焦的制备研究,重点研究关键工艺参数铁精粉配比、炭化温度和炭化时间对铁焦性能及石墨化程度的影响规律,为开发低碳属性铁焦提供理论支撑。结果表明,随着铁精粉配比的增加,铁焦的抗压强度先上升后下降,反应性上升而反应后强度下降。铁精粉配比为7%~10%时,铁焦的抗压强度均高于3 000 N,但其配比超过7%时,铁焦的反应后强度低于50%。炭化温度在900~1 100 ℃内升高时,铁焦抗压强度提高;继续升高温度至1 200 ℃,铁焦的抗压强度降低。温度在900~1 200 ℃内增加,铁焦反应性均提高而反应后强度降低。温度高于1 000 ℃制备的铁焦抗压强度均高于3 000 N,1 000 ℃下抗压强度、反应性和反应后强度分别为3 125 N、33.89%和50.13%;1 100 ℃时,抗压强度、反应性和反应后强度分别为3 450 N、34.15%和48.89%。炭化时间在1.0~2.5 h内升高,铁焦抗压强度先显著升高后略有降低,反应性先下降后略有升高。综合考虑铁焦的抗压强度和高温冶金性能,制备铁焦适宜的铁精粉配比为7%,炭化温度为1 000 ℃,炭化时间为2.0 h。铁精粉配比、炭化温度和炭化时间会影响铁焦无序结构与石墨化程度。铁精粉配比增加使铁焦的石墨化度降低,其配比由0增加到15%时,铁焦的石墨化度由53.05%降低到43.18%,特征峰面积比由3.19增加到4.04。炭化温度和炭化时间增加均促进铁焦的石墨化过程。铁焦的抗压强度和高温冶金性能受铁焦微观结构、气孔率和金属铁含量及石墨化程度等多因素的协同影响。
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