CaO对焦炭在CO₂+20%H₂O气氛下溶损动力学的影响

摘要

为了探究富氢高炉内高反应性焦炭的溶损反应特性，考察了基础焦炭（BC）和Ca基高反应性焦炭（BC+Ca）在1 000、1 100、1 200℃和CO₂+20%H₂O（体积分数，下同）、N₂+20%H₂O、CO₂气氛下的溶损反应过程，通过检测反应尾气中CO和H₂的摩尔分数，分析碳溶反应■和水煤气反应■的动力学过程，研究CaO对焦炭在CO₂+20%H₂O气氛下溶损动力学的影响.研究结果表明：焦炭在CO₂+20%H₂O气氛下碳溶反应的溶损速率小于CO₂气氛下碳溶反应的溶损速率，水煤气反应的溶损速率小于N₂+20%H₂O气氛下水煤气反应的溶损速率，这说明H₂O和CO₂与焦炭反应有竞争作用；CaO能够显著提高碳溶反应和水煤气反应的焦炭溶损速率，对碳溶反应和水煤气反应均有催化作用，能使碳溶反应的活化能（E_a）减小22.1～24.5 kJ/mol,水煤气反应的活化能减小37.8～38.9 kJ/mol.同时，进一步提出水煤气反应速率常数k_H与碳溶反应速率常数k_C的比值C（即k_H/k_C）,用该参数表征H₂O对CO₂的竞争力.结果表明：CaO对水煤气反应的催化作用强于对碳溶反应的催化作用，在1 000～1 200℃下可提高焦炭C值6.1%～20.0%（与基础焦炭C值相比）;Ca以硅铝酸盐形式赋存在焦炭中，可有效提高H₂O对CO₂的竞争力.

关键词

焦炭 / CaO添加剂 / CO₂+20%H₂O混合气氛 / 活化能 / 竞争力