冶金焦炭微晶結構的定向控制與提高熱性質集成技術
隨著高爐冶煉強度的提高和優質煉焦煤資源的緊缺加劇,以熱性質為重點的焦炭質量優化制備技術得到冶金界越來越重視。從煉焦煤性質、配煤原理、配煤技術、焦炭分子和微晶結構、焦炭熱性質控制因素、焦炭爐外處理技術及降低焦炭制備成本等方面持續研究焦炭優化生產理論和技術,提出了焦炭微結構與熱性質的定向控制的集成技術。 利用現代分析儀器XRD/XPS/SEM/TEM/ROMAN/AFM等全面系統的研究焦炭的碳微晶結構、氣孔結構,以及礦物質的化學組成等,提出了表征焦炭碳微晶的微晶化度、表征氣孔性質的氣孔粗糙度、表征礦物質對焦炭化學反應催化作用的催化指數等參數,揭示了控制焦炭熱性質的本征因素是焦炭微晶化度-氣孔結構參數-催化指數。 將冶金焦炭作為多孔脆性材料,運用材料力學及其破碎斷裂有關理論,研究了焦炭在加熱過程中的形貌變化、高溫熱膨脹性能、高溫彈性模量、高溫抗拉抗折強度等,提出了焦炭熱性質的新概念。 在全面系統的研究了煉焦煤性質和配伍性、配煤煉焦過程機理及其與焦炭熱性質關系的基礎上,提出了“碳合金”配煤新概念和初步實現焦炭微晶結構定向控制,建立了基于碳合金配煤理論的焦炭冷熱強度預測模型,擴大了煉焦煤源,使大型高爐用焦炭配煤中不粘煤配比最高可達到20%,可產生巨大的經濟和社會效益。 針對優質煉焦煤源日益緊缺的狀況,提出了進一步提高焦炭熱性質的爐外處理技術設想,并在實驗室內詳細研究了基于化學催化理論的負催化技術、化學氣相熱解沉積理論的表面處理技術等對提高焦炭熱性質的作用,表明合適的爐外處理技術可以大幅度提高焦炭熱性質。
上海理工大學
2021-04-11