塊焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度檢驗(yàn)穩(wěn)定性的探討

王洪仙

摘 要：目前焦炭的質(zhì)量對(duì)高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定性、煉鐵的成本、物料量大影響都比較大。特別是在1350m2以上的大高爐對(duì)焦炭的各項(xiàng)指標(biāo)要求比較高，隨著燃料的緊缺，焦炭的各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)越來越大，檢驗(yàn)工作的難度越來高，要求也越來越嚴(yán)。因此焦炭的熱強(qiáng)度已經(jīng)成為衡量焦炭質(zhì)量指標(biāo)的基準(zhǔn)。焦炭反應(yīng)性（CRI）和反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）是表征焦炭熱態(tài)強(qiáng)度的重要指標(biāo)，焦炭與CO2的反應(yīng)程度直接反映了焦炭在高爐中的行為，因此焦炭熱態(tài)檢驗(yàn)的穩(wěn)定性為高爐生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。

關(guān)鍵詞：焦炭反應(yīng)性；影響因素；制樣粒度；溫度控制

1 試驗(yàn)原理、定義、試驗(yàn)技術(shù)條件

（1）試驗(yàn)原理是焦炭在1100℃高溫下與CO2發(fā)生反應(yīng)，測(cè)定反應(yīng)后焦炭失重率及其機(jī)械強(qiáng)度，即焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度。（2）焦炭反應(yīng)性指塊度為φ23mm-φ25mm焦炭在1100±5℃時(shí)與CO2反應(yīng)2h后，焦炭重量損失的百分?jǐn)?shù)。（3）反應(yīng)后強(qiáng)度指反應(yīng)后焦炭，經(jīng)I型轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后，大于10mm粒級(jí)焦炭占反應(yīng)后焦炭的重量百分?jǐn)?shù)。（4）試驗(yàn)技術(shù)條件。a.控溫范圍：0～1100℃。b.控溫精度：1100±5℃。c. CO2和N2的氣體控制流量及精度：入口氣體壓力允許范圍為0.2～0.3MPa，最大流量為20L/min，控制精度不大于±2%。d.溫度顯示誤差：不大于±5℃。e.時(shí)間顯示誤差：24小時(shí)內(nèi)不大于30S。f.電源電壓：220（±10%）V，50Hz。g.最大負(fù)載功率：8千瓦。h.使用環(huán)境：溫度10～35℃，濕度不大于80%，周圍無強(qiáng)電磁場(chǎng)及腐蝕性氣體的場(chǎng)所。i.升溫時(shí)N2為0.8L/min，反應(yīng)時(shí)CO2為4L/min，冷卻時(shí)N2為2.0L/min。

2 試驗(yàn)的采取制備

按GB1997規(guī)定的取樣方法，按比例取不小于25mm焦炭20kg，棄去泡焦和爐頭焦。用顎式破碎機(jī)破碎、混勻、縮分出10kg，再用φ25mm、φ23mm圓孔篩篩分，大于φ25mm的焦塊再破碎篩分，取φ23mm篩上物，去掉片狀焦，縮分得焦塊2kg，分兩次（每次1kg）置于I型轉(zhuǎn)鼓中，以20r/min的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)50r，取出后再用φ23mm圓孔篩篩分，將篩上物縮分出900g作為試樣，用四分法將試樣分成四份，每份不少于220g。

3 影響焦炭熱態(tài)檢測(cè)的因素

3.1 取、制樣

取、制樣是直接影響反應(yīng)性及反應(yīng)后熱強(qiáng)度指標(biāo)的重要因素，制樣大或小，顆粒的均勻度，都將直接影響反應(yīng)性及反應(yīng)后熱強(qiáng)度的結(jié)果。因?yàn)榻固渴窃诟邷丨h(huán)境下跟CO2反應(yīng)，而且是從表面開始反應(yīng)的，同樣200g的焦炭樣品，如果顆粒數(shù)少，那焦炭的表面積就小，那焦炭與CO2反應(yīng)的量少，反應(yīng)性的結(jié)果自然小（%），焦炭反應(yīng)后熱強(qiáng)度高。反之顆粒數(shù)多，那么焦炭的表面積就大，與CO2反應(yīng)的量多，反應(yīng)性結(jié)果大（%），焦炭反應(yīng)后熱強(qiáng)度低。

3.2 溫度控制

做反應(yīng)性時(shí)要求控制溫度在1100度，如果溫度偏低，焦炭跟CO2反應(yīng)相對(duì)于1100度時(shí)偏遲鈍，則反應(yīng)后焦炭損失量會(huì)少，焦炭的反應(yīng)性?。?），焦炭反應(yīng)后熱強(qiáng)度高。反之如果溫度偏高，焦炭跟CO2反應(yīng)相對(duì)于1100度時(shí)要?jiǎng)×?，則反應(yīng)后焦炭的損失量會(huì)多，焦炭的反應(yīng)性大，（%）焦炭反應(yīng)后熱強(qiáng)度低。

3.3 氣體控制

這里的氣體控制主要是指CO2的氣體控制，因?yàn)榻固吭诟邷丨h(huán)境下要跟CO2反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)里面要求CO2通入量是每分鐘5升也就是每小時(shí)0.3立方米，如果CO2通入少，那反應(yīng)的小，損失也少，反應(yīng)性?。?），焦炭反應(yīng)后熱強(qiáng)度高。如果通入多，那損失也大，反應(yīng)性大（%），焦炭反應(yīng)后熱強(qiáng)度低。

4 影響因素試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)論

4.1 制樣粒度選取比對(duì)試驗(yàn)

通過以上數(shù)據(jù)試驗(yàn)可以看出，在流量與溫度相同的條件下，200g試樣所堆砌的面積與焦炭顆粒的多少有關(guān)系，減少化驗(yàn)室與化驗(yàn)室之間的誤差，在分析方法統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，控制好焦炭顆數(shù)與試樣重的平衡，促使 CO2與試樣的接觸面控制相對(duì)集中、縮小波動(dòng)范圍小。因此控制好焦炭顆數(shù)與試樣重的平衡，也是提高塊焦炭的反應(yīng)性及熱反應(yīng)強(qiáng)度穩(wěn)定性關(guān)鍵之一。

4.2 溫度控制

通過以上數(shù)據(jù)試驗(yàn)可以看出，在氣體流量相同與焦炭顆數(shù)相近的條件下，溫度對(duì)塊焦炭反應(yīng)性、反應(yīng)強(qiáng)度有絕對(duì)的影響，因此在分析操作過程中要特別關(guān)注，實(shí)際爐溫與軟件上顯示的溫度是否匹配，反應(yīng)器里放焦炭的部位是否達(dá)到爐膛的中央。如果焦炭的下部有燒化的顆粒，上部分燒化比較明顯說明溫度高1100±10℃，如果焦炭表層沒有明顯的反應(yīng)狀態(tài)說明溫度低于1100 ±10℃。

4.3 氣體流量的控制

通過以上數(shù)據(jù)試驗(yàn)可以看出，在溫度相同與焦炭顆數(shù)相近的條件下，氣體流量對(duì)反應(yīng)性、反應(yīng)強(qiáng)度有絕對(duì)的影響，因此氣體流量一定要恒定。

5 結(jié)束語

（1）200克焦炭試樣重與粒度的平衡，再用φ25mm、φ23mm圓孔篩篩分，在選取φ25m-φ23mm焦炭時(shí)，集中偏向任何一方邊緣值對(duì)分析結(jié)果都會(huì)有相應(yīng)的影響。（2）定期對(duì)熱電偶效驗(yàn)，實(shí)際與理論是否相符合。更換熱電偶時(shí)，對(duì)熱電偶的偶芯要做新舊比對(duì)，偶芯插入套管中與底部的距離是否一致。如果有一定偏差要對(duì)套管進(jìn)行修正。熱電偶檢測(cè)溫度主要是焦炭最底部的溫度。（3）在整套系統(tǒng)中也是最不穩(wěn)定因素。因此在分析試樣的過程中要特別小心，分析試驗(yàn)前一定要檢查好氣路是否漏氣，氣體凈化劑是否正常。

參考文獻(xiàn)

[1]鞍山熱能研究所.KF200-B使用說明書[Z].

[2]姚昭章.煉焦學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社出版，2004.