塊焦炭反應性和反應后強度檢驗穩定性的探討

王洪仙

摘 要：目前焦炭的質量對高爐生產的穩定性、煉鐵的成本、物料量大影響都比較大。特別是在1350m2以上的大高爐對焦炭的各項指標要求比較高，隨著燃料的緊缺，焦炭的各項指標波動越來越大，檢驗工作的難度越來高，要求也越來越嚴。因此焦炭的熱強度已經成為衡量焦炭質量指標的基準。焦炭反應性（CRI）和反應后強度（CSR）是表征焦炭熱態強度的重要指標，焦炭與CO2的反應程度直接反映了焦炭在高爐中的行為，因此焦炭熱態檢驗的穩定性為高爐生產提供強有力的保障。

關鍵詞：焦炭反應性；影響因素；制樣粒度；溫度控制

1 試驗原理、定義、試驗技術條件

（1）試驗原理是焦炭在1100℃高溫下與CO2發生反應，測定反應后焦炭失重率及其機械強度，即焦炭反應性及反應后強度。（2）焦炭反應性指塊度為φ23mm-φ25mm焦炭在1100±5℃時與CO2反應2h后，焦炭重量損失的百分數。（3）反應后強度指反應后焦炭，經I型轉鼓試驗后，大于10mm粒級焦炭占反應后焦炭的重量百分數。（4）試驗技術條件。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.時間顯示誤差：24小時內不大于30S。f.電源電壓：220（±10%）V，50Hz。g.最大負載功率：8千瓦。h.使用環境：溫度10～35℃，濕度不大于80%，周圍無強電磁場及腐蝕性氣體的場所。i.升溫時N2為0.8L/min，反應時CO2為4L/min，冷卻時N2為2.0L/min。

2 試驗的采取制備

按GB1997規定的取樣方法，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型轉鼓中，以20r/min的轉速，轉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 影響焦炭熱態檢測的因素

3.1 取、制樣

取、制樣是直接影響反應性及反應后熱強度指標的重要因素，制樣大或小，顆粒的均勻度，都將直接影響反應性及反應后熱強度的結果。因為焦炭是在高溫環境下跟CO2反應，而且是從表面開始反應的，同樣200g的焦炭樣品，如果顆粒數少，那焦炭的表面積就小，那焦炭與CO2反應的量少，反應性的結果自然?。?），焦炭反應后熱強度高。反之顆粒數多，那么焦炭的表面積就大，與CO2反應的量多，反應性結果大（%），焦炭反應后熱強度低。

3.2 溫度控制

做反應性時要求控制溫度在1100度，如果溫度偏低，焦炭跟CO2反應相對于1100度時偏遲鈍，則反應后焦炭損失量會少，焦炭的反應性?。?），焦炭反應后熱強度高。反之如果溫度偏高，焦炭跟CO2反應相對于1100度時要劇烈，則反應后焦炭的損失量會多，焦炭的反應性大，（%）焦炭反應后熱強度低。

3.3 氣體控制

這里的氣體控制主要是指CO2的氣體控制，因為焦炭在高溫環境下要跟CO2反應，標準里面要求CO2通入量是每分鐘5升也就是每小時0.3立方米，如果CO2通入少，那反應的小，損失也少，反應性小（%），焦炭反應后熱強度高。如果通入多，那損失也大，反應性大（%），焦炭反應后熱強度低。

4 影響因素試驗及試驗結論

4.1 制樣粒度選取比對試驗

通過以上數據試驗可以看出，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系，減少化驗室與化驗室之間的誤差，在分析方法統一的基礎上，控制好焦炭顆數與試樣重的平衡，促使 CO2與試樣的接觸面控制相對集中、縮小波動范圍小。因此控制好焦炭顆數與試樣重的平衡，也是提高塊焦炭的反應性及熱反應強度穩定性關鍵之一。

4.2 溫度控制

通過以上數據試驗可以看出，在氣體流量相同與焦炭顆數相近的條件下，溫度對塊焦炭反應性、反應強度有絕對的影響，因此在分析操作過程中要特別關注，實際爐溫與軟件上顯示的溫度是否匹配，反應器里放焦炭的部位是否達到爐膛的中央。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狀態說明溫度低于1100 ±10℃。

4.3 氣體流量的控制

通過以上數據試驗可以看出，在溫度相同與焦炭顆數相近的條件下，氣體流量對反應性、反應強度有絕對的影響，因此氣體流量一定要恒定。

5 結束語

（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，集中偏向任何一方邊緣值對分析結果都會有相應的影響。（2）定期對熱電偶效驗，實際與理論是否相符合。更換熱電偶時，對熱電偶的偶芯要做新舊比對，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套管進行修正。熱電偶檢測溫度主要是焦炭最底部的溫度。（3）在整套系統中也是最不穩定因素。因此在分析試樣的過程中要特別小心，分析試驗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

[1]鞍山熱能研究所.KF200-B使用說明書[Z].

[2]姚昭章.煉焦學[M].北京：冶金工業出版社出版，2004.