高炉煤气中HCl对耐火材料侵蚀过程的研究

【摘要】：高炉内的氯元素全部来自于高炉冶炼的炉料。目前，钢铁企业的炉料结构为：含铁原料（主要包括烧结矿、球团矿、天然块矿）和燃料（主要由焦炭和煤粉组成）。煤粉和焦炭除本身含有氯元素以外，喷吹煤粉时加入的助燃剂和焦炭使用的钝化剂也均含有一定量的氯元素；其次，高炉冶炼使用的烧结矿，为了降低其低温还原粉化率，采用了在烧结矿表面喷洒CaCl2溶液的技术；另外，高炉冶炼使用的天然块矿，一部分由于受到海水的浸泡使其表面会附着少量的氯化物，这些氯化物都会随炉料进入高炉，并最终以HC1的形式释放出来，进入到煤气当中。 近几年以来，氯元素对高炉冶炼的影响逐渐显现出来，在实际生产中的主要表现为：高炉布袋除尘箱内壁粘结物、TRT叶片粘结物、热风炉蓄热室格子砖内粘结物中都检测到大量的氯元素。这些氯元素已经给高炉的冶炼过程带来了严重影响，但氯元素对高炉耐火材料的侵蚀还未见报道，因此有必要研究氯元素对高炉耐火材料的侵蚀影响，为全面系统地评价氯元素对高炉生产的影响提供理论依据。 通过对不同HCl浓度的煤气侵蚀耐火材料的研究发现：1）HCl促进了粘土砖中玻璃相向晶体莫来石和方石英方向的转化，破坏了粘土砖原有的矿物结构；2）HCl气体会促进了高铝砖中晶体莫来石的生成，但是侵蚀效果并不明显；3）由于受到HCl气体的侵蚀，硅砖中方石英向鳞石英转化，造成硅砖内部体系结构变得疏松，容易使硅砖在温度变化时产生龟裂现象；4）在侵蚀后的碳砖表面，有HCl与碳砖中其他元素形成的盐酸盐（C9H11NO3·HCl）出现，新产物的出现打乱了碳砖原有物质之间的结合方式，使碳砖的质地变得疏松。由此可见，HCl气体在一定程度上对耐火材料产生了侵蚀作用，破坏了耐火材料原有的矿物结构和原有物质之间的结合方式，使耐火材料内部结合的牢固性削弱，降低了耐火材料的使用寿命。 通过对不同HCl浓度的煤气侵蚀煤气管道的研究发现：HCl与煤气管道中的铁元素发生了化学反应，生成FeCl3、FeCl2等铁的氯化物，导致煤气管道表层逐渐脱落，对煤气管道造成侵蚀。 【关键词】：高炉煤气 HCl 耐火材料 侵蚀
【学位授予单位】：河北联合大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TF531;TQ175.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 文献综述9-24
• 1.1 高炉内氯的来源及赋存状态9-18
• 1.1.1 高炉喷吹煤粉将煤炭中的氯带入高炉9-12
• 1.1.2 焦炭中的氯进入高炉12-13
• 1.1.3 铁矿石将氯带入高炉13-14
• 1.1.4 烧结矿表面喷洒 CaCl2溶液将氯带入高炉14-16
• 1.1.5 焦炭和喷煤的添加剂将氯带入高炉16-18
• 1.2 高炉内氯的去向18-19
• 1.3 氯对高炉冶炼过程的影响19-24
• 1.3.1 氯对高炉风口的影响19-20
• 1.3.2 氯对煤气管道的影响20-21
• 1.3.3 氯对 TRT 的影响21-22
• 1.3.4 氯对高炉炉料冶金性能的影响22-24
• 第2章 煤气中 HCl 对高炉热风炉耐火材料侵蚀过程的研究24-70
• 2.1 实验过程24-25
• 2.2 煤气中 HCl 对粘土砖侵蚀过程的影响25-36
• 2.2.1 粘土砖的重量变化25-26
• 2.2.2 粘土砖的 X 射线能谱分析26-31
• 2.2.3 粘土砖的 X 射线衍射分析31-34
• 2.2.4 粘土砖矿物组成及矿物结构的变化34-35
• 2.2.5 小结35-36
• 2.3 煤气中 HCl 对高铝砖侵蚀过程的影响36-47
• 2.3.1 高铝砖的重量变化36-37
• 2.3.2 高铝砖的 X 射线能谱分析37-42
• 2.3.3 高铝砖的 X 射线衍射分析42-45
• 2.3.4 高铝砖矿物组成及矿物结构的变化45-46
• 2.3.5 小结46-47
• 2.4 煤气中 HCl 对硅砖侵蚀过程的影响47-59
• 2.4.1 硅砖的重量变化47-48
• 2.4.2 硅砖的 X 射线能谱分析48-53
• 2.4.3 硅砖的 X 射线衍射分析53-56
• 2.4.4 硅砖矿物组成及矿物结构的变化56-58
• 2.4.5 小结58-59
• 2.5 煤气中 HCl 对碳砖侵蚀过程的影响59-70
• 2.5.1 碳砖的重量变化59-60
• 2.5.2 碳砖的 X 射线能谱分析60-65
• 2.5.3 碳砖的 X 射线衍射分析65-68
• 2.5.4 碳砖显微结构的变化68-69
• 2.5.5 小结69-70
• 第3章 煤气中 HCl 对高炉煤气管道侵蚀过程的研究70-74
• 3.1 实验过程70
• 3.2 煤气中 HCl 对钢板侵蚀过程的影响70-74
• 3.2.1 钢板的重量变化70-71
• 3.2.2 钢板侵蚀产物的 X 射线能谱分析71-72
• 3.2.3 钢板的金相分析72-73
• 3.2.4 小结73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 导师简介79-80
• 作者简介80-81
• 学位论文数据集81

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