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冶金焦炭微晶結(jié)構(gòu)的定向控制與提高熱性質(zhì)集成技術(shù)

隨著高爐冶煉強(qiáng)度的提高和優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的緊缺加劇，以熱性質(zhì)為重點(diǎn)的焦炭質(zhì)量?jī)?yōu)化制備技術(shù)得到冶金界越來(lái)越重視。從煉焦煤性質(zhì)、配煤原理、配煤技術(shù)、焦炭分子和微晶結(jié)構(gòu)、焦炭熱性質(zhì)控制因素、焦炭爐外處理技術(shù)及降低焦炭制備成本等方面持續(xù)研究焦炭?jī)?yōu)化生產(chǎn)理論和技術(shù)，提出了焦炭微結(jié)構(gòu)與熱性質(zhì)的定向控制的集成技術(shù)。利用現(xiàn)代分析儀器XRD/XPS/SEM/TEM/ROMAN/AFM等全面系統(tǒng)的研究焦炭的碳微晶結(jié)構(gòu)、氣孔結(jié)構(gòu)，以及礦物質(zhì)的化學(xué)組成等，提出了表征焦炭碳微晶的微晶化度、表征氣孔性質(zhì)的氣孔粗糙度、表征礦物質(zhì)對(duì)焦炭化學(xué)反應(yīng)催化作用的催化指數(shù)等參數(shù)，揭示了控制焦炭熱性質(zhì)的本征因素是焦炭微晶化度－氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)－催化指數(shù)。將冶金焦炭作為多孔脆性材料，運(yùn)用材料力學(xué)及其破碎斷裂有關(guān)理論，研究了焦炭在加熱過(guò)程中的形貌變化、高溫?zé)崤蛎浶阅堋⒏邷貜椥阅Ａ俊⒏邷乜估拐蹚?qiáng)度等，提出了焦炭熱性質(zhì)的新概念。在全面系統(tǒng)的研究了煉焦煤性質(zhì)和配伍性、配煤煉焦過(guò)程機(jī)理及其與焦炭熱性質(zhì)關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了“碳合金”配煤新概念和初步實(shí)現(xiàn)焦炭微晶結(jié)構(gòu)定向控制，建立了基于碳合金配煤理論的焦炭冷熱強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，擴(kuò)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(dá)到20％，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。針對(duì)優(yōu)質(zhì)煉焦煤源日益緊缺的狀況，提出了進(jìn)一步提高焦炭熱性質(zhì)的爐外處理技術(shù)設(shè)想，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)詳細(xì)研究了基于化學(xué)催化理論的負(fù)催化技術(shù)、化學(xué)氣相熱解沉積理論的表面處理技術(shù)等對(duì)提高焦炭熱性質(zhì)的作用，表明合適的爐外處理技術(shù)可以大幅度提高焦炭熱性質(zhì)。

上海理工大學(xué) 2021-04-11

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