高炉块状带焦炭反应性的研究
焦炭质量对高炉冶炼的影响
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联系人：胡雪松电话：１５１７６７８７１０ｌ 地址：河北承德钢铁公司炼铁厂四号高炉邮编：０６７０００
中心料柱的焦炭很大一部分来自软熔带最上部，当软熔带顶层熔融而分裂开并向下移动时，倒“Ｖ” 形顶端产生穿透作用，使焦炭向下滑动，直到顶端新的软融层形成。还有一部分焦炭来自软熔带他们的 碳溶反应也不深，这部分焦炭处于中心料柱碳堆的外围，与滴下带的一部分焦炭一起向下运动，进入风 口区，最后全部燃烧掉成为高炉的热源，称为活动层。中心料柱的下部有一堆焦炭，它受到上面炉料的 重力、四周鼓风的压力和下面液铁、液渣的浮力，形成一个平衡状态，处于静止状态，即为呆滞层或死 料柱焦。
２．４风口回旋区周围的焦炭
风口回旋区周围的焦炭来自各个部位块度大小也不同。热风由风口鼓人后，形成一个略向上翘起的 袋状空腔，我们称为回旋区。焦炭在此被鼓入的热风带动强烈地回旋并且燃烧，为高炉提供热量和还原
图ｌ风口回旋区周围的焦炭
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第十四届全国大高炉炼铁学术年会论文集 气体ＣＯ。空腔的外围因鼓风动能和炉料移动关系，焦炭分布在整个风口区域并呈现不同状态，如图 ｌ所示，空腔ｌ为回旋区，此处燃烧温度约达２０００℃，空腔上方区域２是炉腹焦，它来自中心料柱的活 动层，作为回旋区燃烧的焦炭来源，其块度的完整和承受热力作用的强弱与否对风口区状态有重要影响。 区域３是回旋区焦炭，它已承受了较大的机械力和热的作用，因此块度较小而且钝圆，其表面因受高温 影响石墨化度较高。一般情况下偏向高炉中心焦炭块度小。区域４处于整个回旋区焦炭下方，是一个很 密实的结构，有碎裂的小粒焦块，同时夹杂因重力流下的液渣和液铁，称雀巢焦。强度好的焦炭，雀巢 焦层不大，数量也不多，但劣质焦炭易碎裂的则雀巢焦量多且易向中心偏移，导致碎焦充满料柱的空隙， 影响渣液和铁液滴向下的正常渗透。雀巢焦层的下方是大块焦炭区５，由中心料柱呆滞层焦炭移动至风口 与风口间的焦炭堆向下移动所形成，它们厚度达１。２ｍ浮在液渣上面，起到渣、铁向下渗透作用。区域６ 是呆滞层焦炭，它一直处于稳定状态，直到碳素完全溶解，灰分进人渣中为止。 ３焦炭质量对高炉冶炼的影响
浅议焦炭质量对高炉炼铁的影响
浅议焦炭质量对高炉炼铁的影响【摘要】焦炭作为高炉炼铁过程中不可或缺的原料，在其中扮演着至关重要的角色。
本文通过探讨焦炭质量对高炉炼铁的影响，揭示了焦炭质量与高炉工艺参数、高炉温度、炉渣特性、炼铁效率以及产品质量之间的密切关系。
优质的焦炭不仅能提高高炉的炼铁效率，还能改善产品质量，降低生产成本。
提高焦炭质量对于改善高炉炼铁过程、提高产品质量具有重要的意义。
在实际生产中，需要针对具体情况优化焦炭的生产工艺，确保焦炭的品质符合高炉炼铁的要求。
焦炭质量的重要性不可忽视，只有不断提高焦炭的质量，才能有效提高高炉炼铁的效率和产品质量。
【关键词】焦炭、高炉、炼铁、质量、影响、效率、温度、炉渣、工艺参数、产品质量、炼铁质量、优化、生产工艺、高炉炼铁、煤焦炭。
1. 引言1.1 煤焦炭在高炉炼铁中的作用煤焦炭作为高炉炼铁的主要还原剂和燃料，在高炉冶炼过程中扮演着至关重要的角色。
煤焦炭可以提供充足的热量，将铁矿石还原为金属铁，并在炉内维持所需的高温。
煤焦炭中的固定碳和挥发分不仅能够作为还原剂参与还原反应，还能提供充足的燃料，确保高炉冶炼过程的持续进行。
煤焦炭中的灰分、硫分等杂质也会对炼铁过程产生一定影响，因此对煤焦炭的质量要求较高。
煤焦炭在高炉炼铁中扮演着多重作用，其质量直接影响到高炉的冶炼效率和产品质量。
对煤焦炭的质量控制和优化具有十分重要的意义，可以提高高炉的生产效率，减少能源消耗，改善产品质量。
1.2 焦炭质量对高炉炼铁的重要性焦炭质量对高炉炼铁的重要性不容忽视。
在高炉炼铁过程中，焦炭是一种重要的还原剂和燃料，其质量直接影响着炼铁的效率和产品质量。
优质的焦炭可以提高高炉的热效率，减少炉料消耗，降低能耗。
焦炭质量的好坏还会影响高炉的工艺参数，如温度、压力等，进而影响炼铁过程的稳定性和控制性。
提高焦炭质量是提高高炉炼铁效率和产品质量的重要手段。
只有不断优化焦炭的生产工艺，确保焦炭的质量稳定和优良，才能更好地发挥焦炭在高炉炼铁中的作用，提高炼铁的经济效益和产品质量。
高炉入炉焦炭高温反应特性的研究
高炉入炉焦炭高温反应特性的研究王文泽;湛文龙;刘肖;刘起航;余盈昌;吴铿【摘要】焦炭的热态性能是评价其在炉内溶损反应程度及抗机械破坏作用的重要指标之一。
通过对安阳钢铁1#和2#高炉入炉焦炭的高温反应特性，分别采用块焦法、粒焦法和组织结构法进行了测定，并对所得结果进行了对比，分析了不同测定方法测定结果的侧重点及内在影响因素，给出了粒焦法和块焦法所得结果之间的线性关系；焦炭的矿相显微结构是影响其在高炉内劣化的内部因素，由修正公式可知，片状结构和各向同性与CO2的反应速度较快，镶嵌结构含量高的焦炭，反应后强度较高。
由安钢1#和2#高炉所用入炉焦炭的性能分析结果，结合高炉的实际生产情况，提出了改进安钢高炉入炉焦炭高温反应特性的措施。
%The coke’s hot performanceis one of the improtant indexes to evaluate the solution loss reactionde-gree and the resistance of mechanical damage. In this paper, the high temperature reactioncharacteristics of coke used in 1# BF and 2# BF of Anyang Iron and Steel Group Corporation are investigated by grainy coke method, blocky coke method and organization structure method. Moreover, the results of the three methods are compared, the inner influencing factors which resulting the difference between the two determination methods are analyzed and the linear relation between results of grainy coke method and blocky coke method is ob-tained. The mineralogical microstructure is the internal factor influencing the coke degradation in BF. Accord-ing to the modified formula, the reaction rate between the laminated structure, isotropic structure and CO2 is fast. Besides, the CSR of coke with higher mosaic structure is also high. Basedon the performance analysis re-sults of coke into BF of Angang Group 1# and 2# BF, measures are obtained to improve the high temperature reactioncharacteristics of coke into BF of Anyang Iron and Steel Group Corporation.【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P9-13)【关键词】焦炭;粒焦法;焦炭反应性;焦炭反应后强度【作者】王文泽;湛文龙;刘肖;刘起航;余盈昌;吴铿【作者单位】北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083;北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TF531随着高炉生产大型化和喷煤技术的应用，焦炭在高炉中的骨架作用显得更为重要，焦炭反应性（CRI）和反应后强度（CSR）已经成为评价焦炭质量优劣的重要指标[1-6].CRI是指焦炭的化学稳定性，CSR是指焦炭在高炉内的高温稳定性[7-10].焦炭反应特性的研究方法因目的不同而不同，常用的有块焦测定法，粒焦测定法，X射线衍射法和热重法4种[11-12].测定焦炭的反应性和反应性强度是用国家标准GB/T4000-1966，通常被称为块焦法.块焦法和粒焦法各有其特点，与粒焦法相比，块焦法由于所需焦炭试样量较大，因此实验室采用符合国家标准的粒焦法来研究安钢1#和2#高炉所用焦炭的反应性和反应后强度.通过现场块焦法测定结果与实验室粒焦法测定结果之间的对比，分析了导致2种测定方法所得测定结果存在差异性的内在影响因素.通过拟合2种方法的测定结果，发现两者之间线性关系显著，进而可在不进行块焦测定法的情况下通过粒焦法逆向得出块焦法的测定结果，达到简化试验流程，减少焦炭试样量的目的．本文采用安钢1#和2#高炉连续3 d所用的入炉焦炭进行研究．1 安钢高炉焦炭的工业分析焦炭的水分波动会引起入炉干焦量的变化，即焦炭真实负荷的波动，故水分稳定比水分值本身更重要，且含水分过高则焦粉黏附在焦块上不易筛除而被带入高炉，对焦炭质量不利，影响筛分和高炉透气性，导致炉尘量明显上升，高炉顺行变差，降低焦炭水分的含量可提高焦炭的热态性能指标[13]．表1和表2分别给出了安钢高炉连续3 d所用入炉焦炭的工业分析（表1～表7中1、2、3分别代表3月6日、3月7日、3月8日）．表1 安钢1#高炉焦炭的工业分析/%编号挥发分干基灰分A d 全水分M t 碳含量1#1 1．21 12．64 0．20 85．95 1#2 1．19 12．78 0．27 85．76 1#3 1．19 12．36 0．33 86．12表2 安钢2#高炉焦炭的工业分析/%编号挥发分干基灰分A d 全水分M t 碳含量2#1 1．19 12．51 5．93 80．36 2#2 1．20 12．69 6．13 79．98 2#3 1．17 12．43 8．93 77．47从指标对比看，2个高炉所用焦炭的挥发分和干基灰分含量近乎一致，而2#高炉焦炭水分明显过高，且波动较大，导致反应性升高，反应后强度下降．因此设法将2#高炉焦炭的水分稳定在较低的水平对提高其焦炭的高温反应特性是非常重要的．2 粒焦法测定安钢焦炭高温反应特性测定焦炭的反应性能已有国家标准GB/T4000-1966，通常被称为块焦法．焦炭试样的粒度20 mm，重量200 g．在1 000～1 300℃下测定与CO2的反应性能，用块焦反应指数和反应后强度评价焦炭的反应性能．块焦反应性因试样量多、粒度大被认为测定结果可信度较高，目前各大型焦化厂都采用该方法测定其焦炭的反应性．但块焦法需要的反应介质（焦炭）的量特别大，因此实验室采用粒焦法研究焦炭的高温反应特性．采用粒焦法测定焦炭的反应性能国家也有相应的标准GB220-77，但对粒度的量、粒度的大小、反应的温度等给出的是一个区间范围，并未进行严格统一．结合前人对高炉风口焦反应性测定的经验确定本研究采用的粒焦法的试验条件为：粒度4～6 mm，重量15 g左右，反应时间70 min，CO2气体流量为800 mL/min．反应过程的失重量为反应性，反应后大于3 mm所占的比例为反应后强度．通过对入炉焦2次平行试验分别确定出安钢粒焦反应性和反应后强度．表3和表4分别为安钢1#和2#高炉所用焦炭由粒焦法测定的高温反应性（CRI）和反应后强度（CSR）．表3 粒焦法测定的安钢1#和2#高炉焦炭反应性（CRI）/%编号试验1 试验2 平均值相对平均误差1#1 25．23 26．86 26．04 5．81 1#2 28．34 27．21 27．77 3．35 1#3 27．86 29．04 28．44 3．33 2#1 26．40 27．31 26．86 2．82 2#2 28．02 29．46 28．75 4．08 2#3 28．52 29．56 29．04 2．87 表4 粒焦法测定的安钢1#和2#高炉焦炭反应后强度（CSR）/%编号试验1 试验2 平均值相对平均误差1#1 65．64 64．33 64．99 2．83 1#2 63．17 63．86 63．52 3．73 1#3 63．60 63．04 63．32 3．51 2#1 64．96 64．40 64．684．53 2#2 63．91 63．11 63．51 2．53 2#3 63．17 62．80 62．98 2．57 由表3和表4可以看出，测定结果的相对误差最大仅为5．81%，表明实验室采用的粒焦法可以得到稳定的测定结果，该试验方法的准确性较好．3 安钢焦炭的矿相显微结构焦炭的显微结构分为各向同性结构、丝质破片状结构、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、流动型等，其各向异性程度依次增强[14]．煤炭科学院通过显微结构研究认为，同一种焦炭中各显微结构对CO2反应性的影响顺序为：丝质破片状结构＞各向同性结构＞细粒镶嵌结构＞粗粒镶嵌结构＞纤维状结构＞片状结构．本研究观察焦炭矿相显微结构采用德国莱卡（Leica）DAS显微镜，型号为DM、RXP．测定方法采用国家标准，即统计数据500个点，样品放大倍数为500倍．表5给出了安钢高炉连续3 d所用入炉焦炭的矿相显微结构分析结果．由表5可见，安钢1#高炉使用的焦炭各向异性和粗粒镶嵌结构的比例比2#高炉所用焦炭的要高一些，而中粒镶嵌结构的比例则要低一些．表5 安钢高炉入炉焦矿相显微分析矿物表面积百分比/%编号矿物及杂质破片结构片状结构各向异性流动结构微粒镶嵌结构焦炭中粒镶嵌结构粗粒镶嵌结构残碳颗粒灰渣铁质半透明矿渣1#1 1.66 0 9.60 1.33 6.62 35.10 33.11 4.97 7.29 0 0.33 1#2 1.86 0 7.32 1.03 7.32 36.32 34.23 5.36 6.32 0 0.26 1#3 1.49 0 7.65 0.98 8.65 38.32 31.21 5.85 5.32 0 0.45 2#1 1.77 0 4.43 0.44 7.52 52.21 21.68 6.20 3.98 0.89 0.89 2#2 0.38 0 5.39 0.65 6.57 44.36 29.35 5.32 5.24 0.59 1.15 2#3 1.67 0 8.64 0.87 5.98 41.98 26.32 2.32 9.35 1.36 1.08图1给出了安钢高炉入炉焦炭岩相显微分析中不同结构的微观形貌.图1 安钢高炉入炉焦炭矿相显微分析中的不同结构3.1 2种方法测定的焦炭反应性结果分析煤炭科学院通过显微结构研究给出了对51组焦炭与CO2反应性和焦炭显微结构的多元线性回归方式（1）中：Ⅰ为各向同性结构含量，%；Mf、Mc为分别代表细颗粒和粗颗粒镶嵌结构含量，%；Fc为纤维状结构含量，%；Lf为片状结构含量，%.考虑到中间颗粒镶嵌结构和残碳含量对焦炭反应性的影响，对公式（1）按经验进行修正，给出了公式式（2）中：Mm为代表中间颗粒镶嵌结构含量，%；Cc为残碳颗粒结构含量，%. 按式（2）计算入炉焦炭组织结构反应性和2种方法测定的焦炭反应性见表6.表6 安钢入炉焦炭计算和测定的焦炭反应性（CRI）/%入炉焦炭组织结构块焦法粒焦法入炉焦炭组织结构块焦法粒焦法1#1 30.12 25.09 26.04 2#1 25.82 28.77 26.86 1#2 28.02 27.55 27.77 2#2 26.57 29.15 28.75 1#3 27.83 27.1428.44 2#3 31.57 29.53 29.04 1#平均值 28.66 26.59 27.42 2#平均值 27.9929.15 28.22由表6可见，安钢1#和2#高炉入炉焦炭由现场块焦法测定的高温反应性（CRI）结果相差较大，但由实验室采用粒焦法得到的结果两者之间较为接近，由焦炭的组织结构计算出的反应性（CRI）1#高炉与2#高炉相差也不大，因此认为2个高炉焦炭的高温反应性基本相同.表6中焦炭组织结构的反应性表示焦炭中不同煤的变质程度对焦炭反应性的影响.由于实际焦炭的反应性还与炼焦的技术工艺和添加剂有关，也就是说，焦炭组织结构的反应性仅反映煤质带来的影响.图2对比了3种方法求得的焦炭反应性的平均值.图2 不同方法测定的安钢入炉焦炭的平均反应性的比较由图2可见，由块焦法得到的焦炭反应性1#高炉比2#高炉的要低，粒焦法的反应性也是如此，但相差不大，由组织结构计算的反应性却相反，即1#高炉比2#高炉的要高些.这表明2#高炉焦炭使用的煤质在降低反应性方面比1#高炉的略好一些.但块焦法得到的实际结果却相反，由此可以推断，在生产高炉焦炭的外界条件如：工艺、设备和操作水平等方面，1#高炉比2#高炉要好一些.3.2 2种方法测定的焦炭反应后强度结果分析焦炭光学组织是焦炭在高炉内劣化的一个重要因素[15]，通常用焦炭光学组织指数（OTI）来表征焦炭光学组织各向异性程度[16].炼焦行业认为，焦炭光学组织指数（OTI）高的矿相结构，如不同颗粒的镶嵌结构、纤维状结构含量和片状结构等对增加焦炭反应后强度有利.∑ISO为类丝碳、丝质破片和各向同性之和，表示高温抗碱能力比其他各向异性的矿相结构组分强，各向同性结构主要是来自低变质程度、高挥发分气煤中的镜质组.式（3）中：D L、D p为分别代表类丝碳和丝质破片结构含量，%.考虑到高炉风口焦试样中残碳比例较高，本研究定义了焦炭组织结构强度来表示焦炭矿相结构对焦炭强度的贡献，其经验计算公式（4）如下：焦炭组织结构强根据公式（3）计算的入炉焦炭的∑ISO、公式（4）计算的焦炭组织结构强度和由2种方法测定的焦炭反应后强度见表7.表7 安钢高炉焦炭的∑ISO和不同方法得到的焦炭反应后强度（CSR）/%焦炭 ISO 组织结构块焦法粒焦法1#1 1.66 62.13 65.44 64.99 1#2 1.86 64.47 62.73 63.53 1#3 1.49 63.26 62.89 61.31 1#平均值 1.67 63.28 63.69 63.28 2#1 1.77 62.42 60.99 64.68 2#2 0.38 64.59 60.06 63.51 2#3 1.67 59.23 59.80 62.98 2#平均值 1.27 62.08 60.28 63.72表7中，除3月7日2#高炉焦炭的∑ISO过低外，其它的都在1.7左右，由于炼焦用煤是不均匀的，个别试验数据出现大的波动也属正常，因此可以认为2个高炉焦炭的高温抗碱性相差不大，∑ISO值均在1.7左右.图3为1#高炉和2#高炉由上述3种方法得到的焦炭反应后强度的平均值对比. 在图3中，对于1#高炉使用的焦炭，3种方法得到的反应后强度值相差不大，而2#高炉使用的焦炭，块焦法的反应后强度值要明显低于粒焦法和焦炭组织结构法.影响焦炭组织结构强度的主要是煤质的组成，即仅与炼焦使用的煤种有关；粒焦法将焦炭在低温下烘干外水，然后破碎成小块进行试验分析，影响其结果的因素有煤种的组成和炼焦的过程；而块焦法则是直接采用生产中使用的焦炭进行试验，影响其结果的因素有煤种的组成、炼焦的全部过程（包括息焦）及其他影响因素.因此可以得出，安钢1#和2#高炉所用焦炭其煤种质量和炼焦环节相差较小，不是造成反应后强度差异的主要原因，而2个高炉在炼焦以外的环节上存在区别，使得2#高炉焦炭的反应后强度低于1#高炉.图3 不同方法测定的安钢入炉焦炭的平均反应后强度的比较3.3 块焦法和粒焦法测定CRI和CSR结果的拟合块焦法和粒焦法反应性和反应后强度的拟合见图4.图4 块焦法和粒焦法反应性和反应后强度的拟合由图4可以看出，块焦法反应性和粒焦法反应性之间线性关系良好，块焦法反应后强度和粒焦法反应后强度之间线性关系同样良好.4 结论（1）实验室粒焦法测得的安钢1#和2#高炉焦炭高温反应特性结果的相对误差最大仅为5.81%，表明该方法测定结果稳定，准确性也较好.（2）在生产高炉焦炭的外界条件如：工艺、设备和操作水平等方面，1#高炉要比2#高炉更好一些.安钢1#和2#高炉所用焦炭其煤种质量和炼焦环节基本一致，但在炼焦以外的环节上存在较大差异，使得2#高炉焦炭的反应后强度低于1#高炉. （3）由块焦法和粒焦法测定的焦炭反应性之间呈现良好的线性相关，2种方法测得的焦炭反应后强度之间线性关系同样良好.（4）安钢2#高炉焦炭含水分过高，且波动较大，导致反应性升高，反应后强度降低，应设法将2#高炉焦炭的水分稳定在较低的水平.参考文献：[1]王航民，王成林，周小辉，等.焦炭冶金性能与高炉顺行的关系[J].莱钢科技，2009，33（1）：64-66.[2]徐万仁，吴信慈，陈君明，等.高喷煤比操作对焦炭劣化的影响[J].钢铁，2009，38（3）：4-7.[3]孔德文，张建良，龚必侠，等.高炉块状带焦炭反应性的研究[J].钢铁，2011，46（4）：15-18.[4]耿家锐，沈强华，刘俊场.焦炭反应性影响因素研究现状及展望[J].云南冶金，2009，38（2）：59-63.[5]崔平，杨敏，康世刚，等.焦炭的钝化处理及其机理[J].钢铁研究学报，2007，19（3）：6-10.[6]刘培骁，方觉，郭丽，等.焦炭失碳率分布研究[J].河南冶金，2006，14（1）：9-13.[7]方觉，邵剑华，王兴艳.高炉用焦炭的高温抗压强度[J].钢铁研究学报，2007，19（4）：12-16.[8]Goscinski JS，Gray R J，Robinson JW，et al.A review of american coal quality and its effect on coke reactivity and reaction strength ofcokes[J].Journal of Coal Quality， 1994， 13（1）：1-6.[9]傅永宁.解剖高炉中不同部位焦炭性质变化的研究[J].钢铁，1982，17（11）：33-39.[10]于青，王德全，吴子良，等.焦炭反应性和反应后强度的关系及影响因素研究[J].中国冶金，2012，22（3）：10-14.[11]朱玉廷，崔平.焦炭热性质的研究进展[J].燃料与化工，2004，35（2）： 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焦炭反应性及反应后强度的测定
焦炭反应性及反应后强度的测定1主要内容及适用范围规定了测定焦炭反应性及反应后强度的方法提要、实验仪器、设备和材料、试样的采取和制备、实验步骤、试验的结果计算和精密度。
适用高炉炼铁用焦的焦炭反应性及反应后强度的测定，其它用途可参照执行。
2 原理称取一定质量的焦炭试样，置于反应器中，在1100+5℃时与二氧化碳反应2小时后，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭反应性(CRI％)。
反应后的焦炭，经I型转鼓试验后，大于lOmm粒级焦炭占反应后焦炭的质量百分数，表示反应后强度(CSR％)。
3 试验仪器、设备和材料电炉、反应器、I型转鼓、转鼓控制器、圆孔筛、干燥箱、架盘天平、红外线灯泡、热电偶、筛板、高铝球、托架、反应器支架、块焦反应监控仪、计算机显示器、二氧化碳供给系统及氮气供给系统中的(转子流量计、洗气瓶、干燥塔、，缓冲瓶)等。
4 技术条件4.1 升温速度：O-1100℃，平均升温速度为8-16℃／min。
4.2 控温精度：1100±5℃，通二氧化碳j言面度在10－25min内恢复到1100±5℃。
4.3 通气温度：400℃时通氢气，1100℃切断氮气通二氧化碳。
4.4 温度显示误差：不大于±5℃。
4.5 时间显示误差：24小时内不大子30s。
4.6 电源电压：220(±10％)V，500HZ。
4.7 最大负载功率：8千瓦。
4.8 使用环境：温度10－35℃，湿度不大于80％，周围无强电磁场及腐蚀性气体的场所。
5 操作程序5.1 试验前试样的采取和制备5.1.1 按GBl997规定的取样方法，按比例取大于25mm焦炭20kg，弃去泡焦和炉头焦。
用颚式破碎机破碎、混匀、缩分出10kg，再用φ25mm、φ21mm圆孔筛筛分，大于φ25mm的焦块再破碎、筛分，取φ21mm筛上物，去掉片状焦和条状焦，缩分得焦块2kg，分两次(每次lkg)置于I型转鼓中，以20r／min的转速，转50r，取出后再用φ21mm圆孔筛筛分，将筛上物缩分出900g作为试样，用四分法将试样分成四份，每份不少于220g。
焦炭反应性及反应后热性质及其检测方法
环境工程2018·1073Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究焦炭反应性及反应后热性质及其检测方法＊杜晓强（河钢集团承钢公司检验检测中心 河北 067002）摘要：焦炭是煤炭之中的一种固体燃料，由煤在约1000℃的高温条件下经干馏后的一种物质。
焦炭的反应性和反应后热性质是主要工业用途，这些性质有着明显的特征。
在燃烧后发生燃烧反应，发光发热，产生一定的一氧化碳和二氧化碳。
本文通过一定的检测方法检验焦炭的反应性和反应发生后的热性质。
关键词：焦炭的反应性；反应后热性质；检验方法中图分类号：T 文献标识码：AReactivity and Post Reaction Thermal Properties of Coke and Its Detection MethodsDu Xiaoqiang(Inspection and Testing Center of Chengde Iron and Steel Group of Hebei Iron and Steel, Hebei, 067002)Abstract ：Coke is a solid fuel in coal, which is a substance after carbonization of coal at about 1000 ℃ high temperature. Reactivity and post-reaction thermal properties of coke are the main industrial uses, and these properties have obvious characteristics. After combustion, the combustion reaction occurs, which emits light and generates heat, producing a certain amount of carbon monoxide and carbon dioxide. In this paper, the reactivity of coke and the thermal properties after the reaction are examined by a certain detection method.Key words ：coke reactivity ；post reaction thermal properties ；detection method时代在不断的变化，科技的创新也是对许多能源的利用不充分问题提出研究。
焦炭反应性_CRl_及反应后强度_CSR_和焦炭抗碱性试验研究
焦炭反应性(CR l )及反应后强度(CSR )和焦炭抗碱性试验研究汪海涛,胡红玲,付利俊,金蝶翔(包头钢铁集团公司焦化厂,内蒙古包头 014010) 摘 要:通过大量的试验研究得知,利用焦炭的反应性及反应后强度可以很好地预测焦炭在高炉内的反应行为,通过对比试验可以得到冷态强度与热态强度之间的关系。
同时对焦炭抗碱性的研究了解了焦炭在高炉内碱富集情况下的反应行为。
关键词:焦炭;反应性;反应后强度;抗碱性 中图分类号:T K 22916 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2004)24—0044—031 前言焦炭在高炉中主要起到热源、还原剂和疏松骨架的作用。
尤其高炉过程都是发生在上升煤气和下降炉料的相向运动和相互作用之中,因此,整个料柱的透气性是高炉操作的关键。
焦炭反应性(CR I )及反应后强度(CSR )是衡量焦炭热反应性能的一个重要指标,焦炭与C 02的反应程度直接反映了其在高炉中的行为。
因此加强对该指标的试验研究可以很好地预测焦炭在高炉中的反应行为,从而生产出合格的焦炭为高炉炼铁做出应有的贡献。
2 焦炭的反应性(CR I )和反应后强度(CSR )的关系2.1 焦炭的反应性(CR I )和反应后强度(CSR )的概念焦炭的反应性是指焦炭与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力,焦炭反应后强度是指反应后的焦炭在机械力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。
焦炭在高炉炼铁进程中,要与二氧化碳、氧和水蒸气发生化学反应。
由于焦炭与氧和水蒸气的反应有与二氧化碳的反应类似的规律,因此采用焦炭与二氧化碳间的反应特性评定焦炭的反应性。
2.2 数据分析根据国标规定的焦炭反应性和反应后强度测定方法,我们对焦化厂生产的焦炭做了大量的反应性与反应强度指标的测定,积累了大量的试验数据,见别重要的问题,一旦小于此长度就会带来安全隐患。
东部区一栋假期中维修的教学楼,两名工人对墙面凿毛,施工到大梁端部,没凿几下,即造成大梁端部破坏,大梁落下,外墙向外倾覆,两名工人一死一伤。
关于焦炭质量对高炉炼铁的影响及探讨
关于焦炭质量对高炉炼铁的影响及探讨摘要：炼铁技术作为一项重要的工业技术，在我国的发展历史悠久，现如今已经较为成熟，其中高炉炼铁是主要的炼铁技术之一，在全国范围炼铁技术工业厂都有着广泛的应用。
而作为高炉炼铁的直接原材料，焦炭的质量是影响炼铁质量好坏的关键所在，特别是随着近几年高炉炼铁技术的不断进步，对于焦炭的质量有了更高的要求，焦炭在这项技术中的作用也有了不断的变化。
因此，要根据炼铁大环境的趋势和现状，切实分析到位焦炭质量对高炉炼铁的影响，探究适合高炉炼铁的质量上乘焦炭，这样才能推动整个炼铁工业的进步。
关键词：焦炭质量；高炉炼铁；影响；建议1焦炭质量对高炉炼铁造成影响的因素1.1 焦炭粒度颗粒的大小就是粒度，在高炉炼铁过程中需要根据高炉的实际尺寸来确定焦炭的粒度，若在高炉炼铁的过程中不对焦炭的粒度进行相关要求，就会出现：焦炭粒度较大（>75mm）与高炉尺寸并不合适，在进行焦炭填充时会造成焦炭断裂破碎的情况，在进行燃烧的前期就会造成较多的粉尘，而且使用粒度较大的焦炭很多情况下并不能进行充分的燃烧，导致焦炭资源的浪费增加成本的投入，在进行高炉炼铁的过程中需要对焦炭的粒度进行严格的要求：焦炭粒度最好保持在40~50mm，这样不仅可以使在进行焦炭填充的过程中减少焦炭在炉内破碎的情况发生，而且还能在一定程度上保证焦炭能够进行充分的燃烧。
1.2 化学成分焦炭中固定碳的含量比例影响焦炭燃烧可产生热量的多少，而与固定碳相对的化学成分就是灰分，若焦炭的化学成分中灰分含量过高，就会导致焦炭在燃烧的过程中表面形成一层灰壳，灰壳的出现会严重影响高炉炼铁的质量和效率[1]，在当前的高炉炼铁过程中为了使炼铁效率达到一个较高的标准，在对焦炭的选用中首先需要确定的就是焦炭中固定碳的含量，固定碳比例越高的焦炭其他杂质的含量就会更少，在后续的燃烧过程中不仅仅可以为氧化还原反应提供更多的热量和一氧化碳，而且燃烧所释放的有害物质也会减少很多，在当前国家提供绿色可持续发展的大环境形势下可以保证高炉炼铁在未来走得更加长远。
[新版]焦炭反应性及反应后强度的测定
![[新版]焦炭反应性及反应后强度的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/1037f4bdd0f34693daef5ef7ba0d4a7302766ca1.png)
焦炭反应性及反应后强度的测定1主要内容及适用范围规定了测定焦炭反应性及反应后强度的方法提要、实验仪器、设备和材料、试样的采取和制备、实验步骤、试验的结果计算和精密度。
适用高炉炼铁用焦的焦炭反应性及反应后强度的测定，其它用途可参照执行。
2 原理称取一定质量的焦炭试样，置于反应器中，在1100+5℃时与二氧化碳反应2小时后，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭反应性(CRI％)。
反应后的焦炭，经I型转鼓试验后，大于lOmm粒级焦炭占反应后焦炭的质量百分数，表示反应后强度(CSR％)。
3 试验仪器、设备和材料电炉、反应器、I型转鼓、转鼓控制器、圆孔筛、干燥箱、架盘天平、红外线灯泡、热电偶、筛板、高铝球、托架、反应器支架、块焦反应监控仪、计算机显示器、二氧化碳供给系统及氮气供给系统中的(转子流量计、洗气瓶、干燥塔、，缓冲瓶)等。
4 技术条件4.1 升温速度：O-1100℃，平均升温速度为8-16℃／min。
4.2 控温精度：1100±5℃，通二氧化碳j言面度在10－25min内恢复到1100±5℃。
4.3 通气温度：400℃时通氢气，1100℃切断氮气通二氧化碳。
4.4 温度显示误差：不大于±5℃。
4.5 时间显示误差：24小时内不大子30s。
4.6 电源电压：220(±10％)V，500HZ。
4.7 最大负载功率：8千瓦。
4.8 使用环境：温度10－35℃，湿度不大于80％，周围无强电磁场及腐蚀性气体的场所。
5 操作程序5.1 试验前试样的采取和制备5.1.1 按GBl997规定的取样方法，按比例取大于25mm焦炭20kg，弃去泡焦和炉头焦。
用颚式破碎机破碎、混匀、缩分出10kg，再用φ25mm、φ21mm圆孔筛筛分，大于φ25mm的焦块再破碎、筛分，取φ21mm筛上物，去掉片状焦和条状焦，缩分得焦块2kg，分两次(每次lkg)置于I型转鼓中，以20r／min的转速，转50r，取出后再用φ21mm圆孔筛筛分，将筛上物缩分出900g作为试样，用四分法将试样分成四份，每份不少于220g。
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损失不明显 ,从炉身下部开始碳损失明显增加 ,在炉 腹部位达到最大值 ,碳损失最高达 9. 49 %。
总体上分析 ,高炉块状带内 ,焦炭的失碳程度沿 高炉从上到下方向是增加的 ,但是总的碳损失不超过 10 %。这主要是由于焦炭的失碳速度并非由气化反 应速度决定 ,而是由 CO2 和 H2 O 的供应量决定。在高 炉气化反应温度条件符合的高炉炉身以下部位 ,高炉 中的煤气主要以 CO 为主 ,所以碳溶反应受到限制。 2. 2 国标法测定块焦反
试样编号 CRI/ %
入炉焦 0 号 20. 24
表 2 国标法测得焦炭反应性 CRI Table 2 The coke reaction index in national standard
6号
17. 78
4. 38
0. 30
77. 54
由表 1 可见 ,高炉内不同部位的焦炭水分和挥 发分含量变化不大 。
图 1 为高炉块状带中焦炭碳素损失及灰分含量 变 化规律 。由图1可见 ,高炉炉身上部及中部的焦
图 1 高炉块状带中焦炭碳素损失及灰分含量变化 Fig. 1 The change of carbon loss and ash content of coke in lumpish section of blast f urnace
按照 GB2001 - 91《焦炭工业分析测定方法》对 入炉焦及选取的块状带焦炭试样进行分析测定 ,分 别测出各个焦炭试样的水分 、灰分 、挥发分和固定碳 FCad 含量 。
在高炉块状带 ,铁矿石中的铁氧化物与上升煤
基金项目 : 国家科技支撑计划项目 (2008BAB32B05) 作者简介 : 孔德文 (1984 - ) , 男 , 博士生 ; E2mail : kongdewen1984 @126. co m ; 收稿日期 : 2010206209
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第4期
孔德文等 :高炉块状带焦炭反应性的研究
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炭中灰分含量变化不明显 ,从炉身下部开始焦炭中 灰分含量开始增加 ,到炉腹部位后灰分含量增加了 5. 65 %。焦炭灰分是焦炭中的有害杂质 ,主要成分 是高熔点的 SiO2 和 A12 O3 。焦炭在高炉中被加热 到高于炼焦温度时 ,由于焦质和灰分热膨胀性不同 , 会在灰分颗粒周围产生裂纹 ,使焦炭加速碎裂或粉 化 。灰分中的碱金属氧化物和 Fe2 O3 等都对焦炭的 气化反应起催化作用 ,焦炭灰分含量增加将导致焦 炭的反应性增加 。
1 试验方法及内容
1. 1 试验方法 试验样品均来自现场高炉取样 ,在高炉的块状
带内 ,分别按炉身上部 、中部 、下部 ,炉腰上部 ,炉腰 下部 ,以及炉腹部位取 1～6 号 6 类样品 ,6 类试样 均在高炉靠近炉墙处取得 。
严格按照 GB 2001 - 91《焦炭工业分析测定方 法》测定焦炭试样灰分含量和固定碳含量的变化 ,计 算焦炭的碳素损失 ; 同时 按照 国标 ( GB/ T4000 1996) 焦炭反应性试验方法对 6 种焦炭试样的反应 性指数 (CRI) 进行了测试 ,并与热重法测定的焦粉 反应性指数进行对比研究 。 1. 2 焦炭碳素损失的研究
焦炭是重要的冶金原料 ,特别是在高炉炼铁中 , 主要起燃料 、还原剂 、渗碳剂和疏松骨架的作用 。焦 炭质量的好坏 ,尤其是热态性能的好坏 ,对高炉顺行 和高炉的冶炼技术经济指标的影响非常明显 ,高炉 炼铁工作者都十分重视焦炭的性能变化[123] 。实际 生产中 ,高炉不同部位的温度 、煤气流分布都不同 , 导致焦炭的热反应性能也不同 。焦炭反应性是焦炭 热性质的一个主要指标 ,高炉焦炭反应性主要是指 焦炭对 CO2 的反应性 。焦炭的反应性越低 ,焦炭强 度就越能满足高炉炼铁骨架支撑作用的需要[428] ,因 此 ,有必要了解高炉中焦炭的反应性能变化以指导 生产 ,获得高炉良好的技术经济指标 。
Study on Coke Reactivity in Lump Zone of Blast Furnace
KON G De2wen1 , ZHAN G J ian2liang1 , GON G Bi2xia2 , L IN Xiang2hai1 , GUO Hao2
(1. School of Metallurgical and Ecological Engineering , U niversity of Science and Technology Beijing , Beijing 100083 , China ; 2. Capital Engineering and Research Incorporation L td. , Beijing 100176 , China)
CR I = m0 - m1 ×100 %
(2)
m0
式中 : m0 为反应前焦炭试样质量 ; m1 为反应后焦炭
试样质量 。
1. 4 热重法测定粉焦反应性
热重法是在程序控制温度下借助热天平以获得 物质的质量与温度关系的一种技术 。热重法得到的
是程序控制温度下试样质量与温度以及时间关系的 曲线 ,即热重曲线 ( T G 曲线) ,横坐标为温度或时 间 ,纵坐标为试样质量[15 ] 。
采用热重法进行焦炭反应性试验 ,称取一定粒 度 ( 01 125 ～ 01 500 mm ) 、一 定 质 量 ( 161 0 mg ± 01 1 mg) 的焦炭试样放入试验坩埚 ,在 N2 保护下开 始加热升温 ,升温速率为 20 ℃/ min 。当温度升至试 验温度1 000 ℃时开始恒温 ,并将保护气体 N2 切换 成反应气体 CO2 。恒温反应 120 min 后结束试验 , 本试验采用焦粉在1 000 ℃恒温条件下与 CO2 反应 60 min 后的失重率作为焦炭的热重反应性指数 。
2 试验结果及讨论
2. 1 焦炭在高炉中的碳素损失 表 1 是入炉焦及在高炉块状带内所取的 6 个焦
炭试样的工业分析结果 。
表 1 焦炭的工业分析
Table 1 Industrial analysis of the coke
%
试样编号
灰分
挥发分
水分
固定碳
入炉焦 0 号 1号 2号 3号 4号
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钢 铁
第 46 卷
气中的 CO 发生间接还原 ,生成的 CO2 在 800 ℃以 上时与焦炭产生明显的气化反应生成 CO ,这种碳 的消耗称为碳素溶解反应损失 ,简称碳溶损失 。而 焦炭中固定碳的含量变化反映了焦炭的碳素损失 , 所以对焦炭中的固定碳含量进行测定 ,然后与入炉 焦炭的固定碳含量进行对比 , 计算得出碳损失 (LC) 。
摘 要 : 研究了高炉块状带内焦炭的碳素损失情况及焦炭反应性的变化情况 。结果表明 ,在高炉块状带内 ,焦炭的 碳素损失从上到下呈增加的趋势 ,但增加不超过 10 % ;在高炉炉身上部及中部 ,焦炭反应性指数变化不大 ,但是从 炉身下部开始明显增加 ,至炉腹部位 ,焦炭反应性指数高达 60. 75 % ,几乎是入炉焦的 3 倍 ;焦粉热重反应性指数与 块焦焦炭反应性指数有很好的对应关系 ,二者变化趋势一致 。 关键词 : 高炉 ; 块状带 ; 碳素损失 ; 焦炭反应性 ; 热重 文献标志码 : A 文章编号 : 04492749X(2011) 0420015204
12. 12 12. 13 12. 26 13. 35 14. 85
2. 01 2. 04 2. 14 3. 18 3. 01
0. 20 0. 20 0. 14 0. 35 0. 41
85. 67 85. 63 85. 46 83. 12 81. 73
5号
15. 29
3. 66
0. 36
80. 69
LC
=
FCad0 - FCadi FCad0
×100 %
(1)
式中 : FCad0 为入炉焦炭试样的固定碳含量 , % ; FCadi
为块状带内焦炭试样的固定碳含量 , %。
1. 3 国标法测定块焦反应性( CRI)
按照国家标准 GB/ T4000 - 1996《焦炭反应性
及反应后强度试验方法》对高炉块状带内不同部位
的焦炭进行反应性测定 。
国标焦炭反应性试验通过中温管式电炉来进
行 。将粒度在 19～20 mm 之间的块焦 200 g 装入反 应管中 ,在 N2 保护下加热试样 ,保护气体 N2 流量 为 0. 8 L/ min 。当温度达到反应温度1 100 ℃时 ,切 换成反应气体 CO2 ,反应气体流量5 L/ min ,反应时 间为 120 min 。试验结束后再通入 N2 保护 ,流量为 2 L/ min 。冷却至室温后 ,取出焦炭称重 。以反应后 焦炭的失重率作为焦炭的反应性指数 (CRI) 。
第 46 卷 第 4 期 2 0 1 1 年 4 月
钢
铁
Iron and Steel
Vol. 46 , No . 4 Ap ril 2011
高炉块状带焦炭反应性的研究
孔德文1 , 张建良1 , 龚必侠2 , 林祥海1 , 郭 豪2
(1. 北京科技大学冶金与生态工程学院 , 北京 100083 ; 2. 中冶京城工程技术有限公司 , 北京 100176)
Abstract : The carbo n lo ss of co ke and t he change of coke reactivity index in lump zo ne of blast f urnace were st udied. The result s show t hat t he carbo n lo ss is increased f rom top to botto m of t he blast f urnace lump zone , and is less t han 10 %. The co ke reactivity index changes a little in t he upper and middle part of blast f urnace stack , and is signifi2 cantly increased f ro m t he lower part of blast f urnace stack and up to 60. 75 % in bo sh po sitio n , which is almo st t hree times of t he co ke reactivity index of t he coke into blast f urnace. The t hermo2gravimet ry reactivity index of coke pow2 der shows an obviously correspo nding relationship and similar changing t rend wit h t he co ke reactivity index of lump co ke. Key words : blast f urnace ; lump zone ; carbon lo ss ; co ke reactivity index ; t hermo2gravimet ry