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含铁粉尘碳酸化球团微结构研究

作 者: 韩涛
导 师: 胡长庆
学 校: 河北联合大学
专 业: 冶金工程
关键词: 含铁粉尘 CO2捕获 碳酸化球团 微结构 分形维数
分类号: X757
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 2次
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内容摘要


含铁粉尘碳酸化球团微结构因素如颗粒形态、胶结形式、孔径分布及孔隙度等都对其宏观特性起到支配或控制作用。从微结构研究入手,揭示含铁粉尘碳酸化球团微结构变迁规律,为实现含铁粉尘再资源化利用和CO2捕获提供理论依据。以碳酸化固结理论和分形理论为理论研究基础,借助光学显微镜、场发射扫描电子显微镜等对不同CaO配比、造球时间生球以及不同反应温度、CO2分压下的碳酸化球团进行显微形貌分析研究;通过分形理论并结合压汞测孔方法定量化描述上述工艺性参数对碳酸化球团孔结构的影响规律。通过实验研究发现:1)Ca(OH)2凝胶体呈球形颗粒状堆积,并无规则附着在含铁粉尘颗粒表面,随着CaO含量升高,凝胶体成片粘结,形成具有一定初始强度的凝胶网络骨架结构,显著改善成球效果。生球中凝胶孔数量增加,孔隙度逐步降低,临界孔径、最可几孔径、孔径分布向小孔径方向发展,孔结构复杂程度增加,分形维数增大。2)延长造球时间,生球内颗粒呈选择性排列,孔径不断缩小,小孔径孔隙数量显著提高,孔隙度下降,生球孔结构的复杂性进一步加剧,分形维数增大。3)提高反应温度有利于碳酸化反应过程的进行以及最终转化率的提高。石灰胶体颗粒表面出现许多细小的絮状或球状CaCO3微晶,并填充到孔隙当中形成粘结桥。CaCO3微晶填补效应造成球团临界孔径、最可几孔径、孔径分布向小孔方向迁移等一系列孔结构变化,孔壁表面光滑度显著提高,孔隙度下降,孔结构趋于规则和简单化,分形维数逐渐降低。4)提高CO2分压,气体内扩散作用加强,CaCO3微晶形成粘结桥可明显提高球团致密性。孔径分布向小孔方向发展,孔结构复杂程度降低,分形维数变小。可见,上述工艺参数对碳酸化球团微结构具有较大影响,同时将分形理论引入球团孔结构研究是切实可行的。通过微结构研究为含铁粉尘碳酸化球团实际生产提供理论指导。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
第1章 文献综述  9-25
  1.1 我国钢铁工业能耗及污染物排放现状  9-10
  1.2 含铁粉尘再资源化利用技术现状及发展趋势  10-15
    1.2.1 烧结/氧化球团—高炉技术  11
    1.2.2 冷固结球团—转炉技术  11-14
    1.2.3 含碳球团—转底炉技术  14-15
  1.3 二氧化碳捕获和封存技术研究现状  15-19
    1.3.1 捕获技术  15-17
    1.3.2 封存技术  17-19
  1.4 碳酸化球团工艺研究现状及应用前景  19-21
  1.5 微结构研究  21-25
    1.5.1 微结构研究的作用  21
    1.5.2 微结构研究方法  21-25
第2章 实验  25-43
  2.1 研究内容和方案  25-28
    2.1.1 研究内容  25
    2.1.2 研究方案  25
    2.1.3 研究手段  25-28
    2.1.4 课题拟解决的关键技术及创新之处  28
  2.2 实验原料物化性能测定  28-33
    2.2.1 化学成分及物相分析  28-30
    2.2.2 原料粒度分析  30-31
    2.2.3 转炉粉尘显微结构  31-33
  2.3 球团样品制备  33-41
    2.3.1 生球制备  33-35
    2.3.2 碳酸化反应  35-41
  2.4 本章小结  41-43
第3章 碳酸化球团微观形貌结构研究  43-52
  3.1 生球原始微观结构  43-46
    3.1.1 不同 CaO 配比条件下的生球形貌  43-45
    3.1.2 不同造球时间下的生球形貌  45-46
  3.2 碳酸化球团微观结构  46-50
    3.2.1 不同反应温度下的球团形貌  46-49
    3.2.2 不同 CO2分压下的球团形貌  49-50
  3.3 本章小结  50-52
第4章 碳酸化球团孔结构定量描述  52-71
  4.1 压汞分析方法  52-54
    4.1.1 压汞法的基本原理  52-53
    4.1.2 孔隙结构的分形特征研究  53
    4.1.3 孔径特性参数  53-54
  4.2 造球工艺参数对生球孔结构的影响  54-61
    4.2.1 不同 CaO 配比下的生球孔结构  54-57
    4.2.2 不同造球时间下的生球孔结构  57-61
  4.3 碳酸化过程参数对孔结构的影响  61-69
    4.3.1 不同碳酸化温度下的球团孔结构  63-67
    4.3.2 不同 CO2分压下的球团孔结构  67-69
  4.4 本章小结  69-71
结论  71-73
参考文献  73-78
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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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 矿业、冶金工业废物处理与综合利用 > 冶金工业 > 黑色金属冶炼
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