CO2溅渣护炉质能转换和炉渣润湿机理的研究

降低钢铁生产过程CO2排放量及提高转炉煤气回收和CO2循环利用具有重大的经济社会意义。本项目首次提出转炉采用CO2进行溅渣护炉转化为CO的创新思路，对CO2溅渣护炉过程中质能转换、炉渣与炉气间的物理化学行为、粘附及护炉机理等进行研究；通过热态模拟，揭示调渣剂中的碳与炉渣间的物化行为和溅渣过程CO2质能转换规律，掌握控制溅渣护炉的技术操作条件；在线观测CO2溅渣层与炉衬耐材的润湿性及反应性等高温物性，研究界面间的润湿性和反应性规律，特别是液态溅渣与倾向镁碳砖的粘接行为；通过热态观测、物相分析等手段研究CO2 溅渣过程粘附及护炉机理和CO2循环规律；针对物质流与能量流转化，采用模拟计算研究CO2 用于溅渣护炉过程中温度场、浓度场、速度场和CO2转变为CO的规律以及气相非平衡关系。预计获得的科学实验结果，可为转炉CO2溅渣护炉实现工业化和促进CO2在炼钢中的应用，提供理论基础和关键技术参数。

降低CO2排放及提高转炉煤气回收和CO2循环利用具有重大的经济社会意义。本项目首次提出转炉采用CO2进行溅渣护炉转化为CO的创新思路，对CO2溅渣护炉过程中质能转换、炉渣与炉气间的物理化学行为、粘附及护炉机理等进行研究；通过热态模拟，揭示了调渣剂中的碳与炉渣间的物化行为和溅渣过程CO2质能转换规律，掌握控制溅渣护炉的技术操作条件；在线观测CO2溅渣层与炉衬耐材的润湿性及反应性等高温物性，研究界面间的润湿性和反应性规律，液态溅渣与倾向镁碳砖的粘接行为；通过热态观测、物相分析等手段研究CO2溅渣过程粘附及护炉机理和CO2循环规律；针对物质流与能量流转化，采用模拟计算研究CO2用于溅渣护炉过程中温度场、浓度场、速度场和CO2转变为CO的规律以及气相非平衡关系。获得的科学实验结果，为转炉CO2溅渣护炉实现工业化和促进CO2在炼钢中的应用，提供理论基础和关键技术参数。.(1) 热力学计算CO2溅渣护炉中的物理化学反应的基础上，研究溅渣过程中碳与炉渣氧化物反应机理和溅渣中调渣剂和终渣成分的影响规律，(FeO)为2-13%时，温度、碳量与CO2转化为CO的形成规律及CO2转化率的关系，获得过程放大必要的动力学及传递规律。.(2) 建立了润湿性的研究方法，通过低温金属合金液滴在固体表面模拟研究与数值计算，研究CO2溅渣过程中反应物与产物之间的相互作用过程，分析溅渣后溅渣层与镁碳耐火砖炉衬的润湿性、溅渣层的物相组成及界面反应，阐明界面反应规律，研究CO2溅渣层的粘附机理及护炉原理，特别是熔渣与倾斜镁碳砖的润湿性和粘附机理。.(3) 研究了CO2溅渣过程中质能转换规律。揭示气相传质、颗粒固相扩散及表面化学反应过程对溅渣的影响，对CO2溅渣护炉能力进行综合评价，为进一步放大建立理论基础。研究了转炉氧枪多股超音速射流特性、复吹转炉耦合强化冶炼过程、CO2溅渣护炉过程质能转换，炉渣与镁碳砖耐火材料的润湿机理等与炼钢过程密切相关的关键问题的研究。.发表论文共28篇，其中SCI论文13篇，EI论文3篇，中文核心刊物12篇。国际邀请报告共7次；国内会议报告共4次；申请中国发明专利11项。获得省部级科学进步奖二等奖3项；2013年江西省委“赣鄱英才555工程”高端人才柔性特聘计划教授奖1次；2014年天津市发明专利优秀奖1次。