1、盡管高爐煉鐵工藝過程中的各項強化冶煉技術已趨于成熟，但仍不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對能耗和環(huán)境的嚴格要求，亟需尋求其他途徑以滿足高爐的節(jié)能減排需求。焦炭作為高爐主要的原料，其冶金性能對高爐的順行起著決定性作用，尤其是強度和氣化反應性這兩個性質。有研究表明，通過使用高反應性的焦炭可達到提高爐身效率、降低焦比和減少二氧化碳排放的效果。因此，深入地研究原煤碳化機理對獲得質量良好的高反應性焦炭的具有重要的意義。本文結合我國資源狀況對煤熱解過程進行了研

2、究，為含鐵焦炭的制備提供一定的理論基礎，具有一定的學術意義和工業(yè)應用價值。
　　首先，采用熱重分析方法研究了不同煤種和不同含鐵添加劑的混煤在熱解過程中的失重特征，并對其失重動力學參數(shù)進行了求解。同時，通過差示掃描量熱法研究了不同含鐵礦物下混煤熱解的吸放熱情況。研究結果表明：通過特征溫度將煤熱解過程劃分為三個階段，其中第二階段為主要熱解階段。隨著煤階的增大，原煤的最大失重速率溫度升高，而最大失重速率卻減小。南桐煤（NT）和永混煤（Y

3、H）煤階相近且熱解活化能也相近，而高煤階的瘦煤（SM）的活化能最低。三種單煤按一定比例混合（BC-RAW），而后分別添加5種含鐵礦物得到混煤?；烀涸跓峤獾谝浑A段活化能范圍是12~30 kJ/mol，第二階段活化能大小范圍在90~120 kJ/mol，順序為：BC-FeS>BC-Fe3O4>BC-RAW>BC-Fe>BC-Fe2O3>BC-FeC2O4。而在熱縮聚階段，F(xiàn)eS和Fe對原煤活化能的改變大于鐵氧化物。不同含鐵礦物作用下原煤的總

4、表觀活化能也不同。由混煤的差熱分析（DSC）曲線可知，鐵氧化物使原煤開始縮聚溫度點向低溫區(qū)移動，而FeS和Fe對其影響較小。溫度達到800℃時混煤熱縮聚反應最為劇烈，F(xiàn)e2O3和Fe3O4試劑對原煤的熱縮聚反應具有很強的促進作用，而FeC2O4，F(xiàn)eS和Fe則對原煤的縮聚反應存在抑制作用。
　　其次，配煤中添加不同含量的Fe2O3以及不同種類的含鐵礦物，在實驗小焦爐中進行碳化實驗制備含鐵焦炭，并通過強度檢測法和新日鐵NSC測定法研

5、究不同礦物添加量和不同礦物種類下焦炭的強度和反應性的變化規(guī)律。同時，采用 X射線衍射技術（XRD）研究焦炭氣化前后含鐵礦物的賦存狀態(tài)和微晶結構。研究結果表明：隨著Fe2O3添加量的增加，焦炭機械強度和反應后強度均下降，而反應性呈先增后減的趨勢且在5％時達到最大。從焦炭的XRD圖譜可知，焦炭002衍射峰的高度逐漸降低而寬度逐漸增大，說明焦炭的類石墨化程度降低，碳層無序性增強。同時，添加的Fe2O3的煤樣在煤碳化過程中有少部分與煤中硫化物反

6、應生成FeS，而大部分將被煤氣和碳還原成金屬鐵。另外，分別添加3%五種含鐵礦物的焦炭機械強度也大幅下降，下降程度從高到低為：FeC2O4> Fe3O4> FeS> Fe>Fe2O3。添加的 Fe2O3，F(xiàn)e3O4和FeC2O4三種鐵氧化物在煤樣碳化后部分被還原成了金屬鐵，還原率分別為：62.44%，62.63%和37.64%。焦炭的反應性強弱順序為：FeS>Fe2O3>Fe3O4>FeC2O4>None>Fe，但反應性的高低與金屬鐵含量

7、或全鐵（TFe）含量無直接聯(lián)系。而焦炭反應后強度大小與反應性的變化規(guī)律并非保持一致，其順序為：None>Fe>Fe3O4>FeC2O4>FeS>Fe2O3。
　　最后，通過添加瀝青粘結劑強化含鐵焦炭強度，研究不同瀝青含量下焦炭性能的變化規(guī)律，并采用掃描電子顯微鏡觀察氣化反應前后焦炭的表面形貌。研究結果表明：隨著瀝青加入量的增大焦炭的機械強度增強，但大于4%瀝青后強度提高不明顯。隨著瀝青含量的增加，焦炭的反應性略微下降，而反應后強度