基于CT与三维重建技术的铁焦孔隙结构与粉尘比例对其机械及冶金性能影响研究

本文创新性运用CT（计算机断层扫描）与三维重建技术，系统探究了铁焦（ferro-coke）孔隙结构与粉尘比例对其机械性能（如抗压强度从4826.778 N降至4060.227 N）和冶金性能（如开放孔隙率从0.99%增至10.20%）的影响，揭示了碳化温度（500–800°C关键区间）与粉尘颗粒对CO2气化反应的催化机制，为铁焦工业化生产中的微观结构定向调控提供了理论支撑。

　　

Highlight

本研究通过单轴压缩试验和CT技术，定量分析了铁焦（CDB）的孔隙率、颗粒结构与碳基质，揭示了孔隙特征与抗压强度的关联性，以及铁焦气化过程中三维孔隙的结构演化规律。

Effect of pore structure

如表5所示，随着碳化温度升高，CDB-5%的体积先增后减（200°C时直径20 mm，1050°C时降至20.2 mm）。表面孔隙结构显示，500–800°C区间内煤的侧链分解导致孔隙显著扩展，直接影响铁焦强度。

Conclusion

关键发现：

1. 碳化过程中，孔隙对CDB抗压强度的主导作用集中于500–800°C；

2. 粉尘比例增加使孔隙率从6.52%升至25.01%，大颗粒粉尘增多导致临界断裂应力下降；

3. 气化反应中，铁/钙等金属元素催化周围碳基质与CO₂反应，加速碳消耗并提升孔隙率。