钢铁工业是能源密集型产业,高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键。仅依靠精料、高风温、富氧喷煤等常规技术实现高炉节能减排的潜力已近极限。为此各国积极开发低碳高炉技术,铁焦类碳铁复合炉料对碳的气化反应具有良好的正催化作用,高炉使用适量铁焦可以降低热空区温度,提高冶炼效率,强化节能减排。本研究基于我国原燃料条件选择矿煤热压块-竖炉炭化工艺制备复合铁焦低碳高炉炼铁新炉料,炭化过程中铁焦的形变行为会直接影响竖炉内炉料的顺行以及产品的质量。本文对复合铁焦炭化过程的形变行为、物相转变、抗压强度等性质进行研究,从铁矿类型和铁矿配比的角度考察原料对铁焦炭化过程的影响,对铁焦炭化收缩过程进行动力学分析并建立复合铁焦炭化形变行为与炭化反应间的相关系数数学表达式。复合铁焦炭化过程形变特性研究。在实验室条件下研究炭化过程中复合铁焦的形变率、物相转变、官能团结构以及碳微晶结构转变。结果表明:复合铁焦的炭化过程可分膨胀和收缩两个阶段,膨胀阶段包含膨胀率上升阶段及膨胀率下降阶段;添加磁铁矿条件下炭化至800℃后铁焦中的铁矿逐渐被还原;随着炭化温度的升高煤分子缩聚程度提高,在缩聚反应发生的过程中形成芳香环结构;同时随炭化温度的升高,铁焦中碳结构石墨化程度提高。铁矿类型和铁矿配比对复合铁焦炭化过程的影响。通过调整铁矿配比、铁矿类型等原料条件考察铁矿对复合铁焦炭化过程形变行为及抗压强度的影响。结果表明:添加磁铁矿制备的铁焦炭化过程收缩率高于添加赤铁矿制备的铁焦;在铁矿配比由10%增加到40%的过程中,对应复合铁焦的最大膨胀率由5.7%降低到2.3%,终点收缩率由1 7.3%降低到1 3.8%;添加赤铁矿制备的复合铁焦炭化过程抗压强度更高,炭化终点抗压强度为3722 N;复合铁焦炭化过程中的抗压强度随铁矿配比的增加逐渐降低,在铁矿配比由10%增加到40%的过程中,对应复合铁焦炭化终点的抗压强度由2268 N降低至1994 N。复合铁焦炭化收缩动力学。使用分别使用无模型法和模型拟合法对复合铁焦炭化收缩过程进行动力学分析。研究发现:无模型方法不适用于铁焦形变动力学计算;不同铁矿配比下复合铁焦炭化收缩过程满足三维扩散模型,在该模型下随着铁矿配比由0增加到40%,铁焦收缩阶段活化能由36.76 kJ/mol 升高到 46.85 kJ/mol,指前因子由0.0197 min-1 增加 到 0.0535 min-1;复合铁焦炭化收缩过程与炭化反应间存在相关性。相关系数是关于温度的函数。本研究有助于完善竖炉炭化理论,对复合铁焦竖炉炭化工艺的发展具有重要的参考价值。