В первую очередь, внедрение экологичной технологии производства чугуна с низким содержанием углерода направлено на снижение топливных соотношений, в частности, соотношений кокса. Одновременно с этим, по мере снижения соотношений кокса, ухудшение кокса становится более выраженным; это существенно влияет на процесс плавки и увеличивает спрос на высококачественный кокс. Кокс играет незаменимую роль в доменных печах (ДП), выступая как в качестве скелета столба шихты, так и проницаемого слоя газового потока. Таким образом, изучение структурных характеристик кокса и эволюционного поведения его свойств в ДП имеет решающее значение. Чтобы полностью понять свойства кокса и его эволюцию в ДП, в этой статье структура и состав кокса делятся на четыре аспекта: поры, матрица и микрокристаллические структуры и минеральные составы. Во-первых, рассматривается поведение кокса в ДП, изучается эволюция его производительности в разных положениях и его участие в многофазных реакциях. Затем, эффекты накопления щелочных металлов и цинка в печи на свойства кокса. Наконец, представлен феномен графитизации кокса в печи. По мере повышения температуры степень графитизации кокса увеличивается; это оказывает существенное влияние на его структуру и состав. В этом обзоре также определяются пробелы в знаниях и описываются потенциальные возможности будущих исследований в этой области.

Производство чугуна в доменных печах (ДП) продолжает доминировать в чугунолитейной промышленности, составляя около 70 % от мировой доли . Сталь, краеугольный камень современной цивилизации, широко используется в таких секторах, как транспорт, строительство и инфраструктура. Как один из наиболее углеродо- и энергоемких секторов, сталелитейная промышленность сталкивается с прямой корреляцией между ростом производства стали и ростом выбросов парниковых газов (ПГ). Примечательно, что выбросы в сталелитейном секторе составляют 7 % от общего объема мировых выбросов и 16 % от промышленных выбросов ПГ, что возлагает на эту отрасль значительную ответственность в отношении управления ресурсами, энергоэффективности и сокращения выбросов загрязняющих веществ. Замена древесного угля коксом в доменном производстве чугуна ознаменовала собой революционный сдвиг в истории металлургии. Кокс, один из самых дорогостоящих видов сырья, играет четыре основные роли в доменном производстве: как восстановитель для железной руды, источник тепла, науглероживающий агент для горячего расплава и как скелет колонны шихты. Несмотря на столетия достижений в технологии доменного производства чугуна, полная замена кокса альтернативными восстановителями остается неосуществимой из-за его незаменимой роли как структурного компонента и проницаемого слоя для потока газа. Для достижения цели «двойного углерода» крайне важно разработать инновационную, интенсивную модель доменного производства чугуна, чтобы минимизировать расход кокса. Точная характеристика трансформации макроскопических свойств кокса в микроскопическом масштабе имеет как теоретическое, так и практическое значение для точного контроля качества кокса. Начиная с углубленной начальной характеристики структуры и состава кокса, это исследование тщательно изучает качественные и количественные взаимосвязи между структурой, составом и свойствами кокса. Мы суммируем механизмы, лежащие в основе ухудшения качества кокса в различных областях доменной печи, а также влияющие факторы. Это делается для того, чтобы предложить идеи и перспективы для повышения качества кокса и снижения его потребления.

При нагревании до (950-1050) °C в условиях изоляции от воздуха битуминозный уголь проходит стадии сушки, пиролиза, плавления, связывания, отверждения и усадки и в конечном итоге образует кокс. Кокс можно охарактеризовать как неоднородный композитный материал, включающий органический углерод, неорганические минералы и многочисленные поры. Кокс горит коротким синим пламенем и без дыма, выделяя значительное количество тепла; горение медленное и продолжительное, часто образуя на его поверхности зольную оболочку.

Свойства кокса обычно охватывают размер частиц, прочность и химический состав. Основными показателями качества кокса являются размер частиц, механическая прочность (M40, M10), термическая прочность (CRI, CSR) и состав. Показатели производительности кокса различаются в зависимости от размера доменной печи, а «Проектный кодекс для доменных процессов производства чугуна» предусматривает эти показатели для больших доменных печей. Для доменных печей обычно требуется диапазон размеров частиц кокса (40-50) мм.

Требования к качеству кокса и его оценка для модернизированной доменной печи Решение проблемы качества кокса подразумевает определение и измерение его свойств для соответствия требованиям процесса доменной печи. Это включает в себя установление целевых показателей производства кокса на основе определения его свойств. Предшествующий анализ консолидирует роль кокса в доменной печи, механизмы его деградации и требуемые стандарты качества. В различных зонах доменной печи кокс подвергается различным воздействиям, таким как давление, истирание, газификация, воздействие щелочных металлов.

В этой статье всесторонне рассматривается структура и состав кокса, различные методы его характеристики, а также обобщается поведение кокса в доменной печи. Металлургические свойства кокса в первую очередь зависят от его структуры и состава. При производстве доменной печи критическими факторами, влияющими на холодную прочность кокса (M40 и M10) и горячую прочность (CRI и CSR), являются его пористая структура, матричная структура, микрокристаллическая структура и минеральный состав. Металлургический кокс или графитированный…