块焦炭反应性和反应后强度检验稳定性的探讨

王洪仙

摘 要：目前焦炭的质量对高炉生产的稳定性、炼铁的成本、物料量大影响都比较大。特别是在1350m2以上的大高炉对焦炭的各项指标要求比较高，随着燃料的紧缺，焦炭的各项指标波动越来越大，检验工作的难度越来高，要求也越来越严。因此焦炭的热强度已经成为衡量焦炭质量指标的基准。焦炭反应性（CRI）和反应后强度（CSR）是表征焦炭热态强度的重要指标，焦炭与CO2的反应程度直接反映了焦炭在高炉中的行为，因此焦炭热态检验的稳定性为高炉生产提供强有力的保障。

关键词：焦炭反应性；影响因素；制样粒度；温度控制

1 试验原理、定义、试验技术条件

（1）试验原理是焦炭在1100℃高温下与CO2发生反应，测定反应后焦炭失重率及其机械强度，即焦炭反应性及反应后强度。（2）焦炭反应性指块度为φ23mm-φ25mm焦炭在1100±5℃时与CO2反应2h后，焦炭重量损失的百分数。（3）反应后强度指反应后焦炭，经I型转鼓试验后，大于10mm粒级焦炭占反应后焦炭的重量百分数。（4）试验技术条件。a.控温范围：0～1100℃。b.控温精度：1100±5℃。c. CO2和N2的气体控制流量及精度：入口气体压力允许范围为0.2～0.3MPa，最大流量为20L/min，控制精度不大于±2%。d.温度显示误差：不大于±5℃。e.时间显示误差：24小时内不大于30S。f.电源电压：220（±10%）V，50Hz。g.最大负载功率：8千瓦。h.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。i.升温时N2为0.8L/min，反应时CO2为4L/min，冷却时N2为2.0L/min。

2 试验的采取制备

按GB1997规定的取样方法，按比例取不小于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、φ23mm圆孔筛筛分，大于φ25mm的焦块再破碎筛分，取φ23mm筛上物，去掉片状焦，缩分得焦块2kg，分两次（每次1kg）置于I型转鼓中，以20r/min的转速，转50r，取出后再用φ23mm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。

3 影响焦炭热态检测的因素

3.1 取、制样

取、制样是直接影响反应性及反应后热强度指标的重要因素，制样大或小，颗粒的均匀度，都将直接影响反应性及反应后热强度的结果。因为焦炭是在高温环境下跟CO2反应，而且是从表面开始反应的，同样200g的焦炭样品，如果颗粒数少，那焦炭的表面积就小，那焦炭与CO2反应的量少，反应性的结果自然小（%），焦炭反应后热强度高。反之颗粒数多，那么焦炭的表面积就大，与CO2反应的量多，反应性结果大（%），焦炭反应后热强度低。

3.2 温度控制

做反应性时要求控制温度在1100度，如果温度偏低，焦炭跟CO2反应相对于1100度时偏迟钝，则反应后焦炭损失量会少，焦炭的反应性小（%），焦炭反应后热强度高。反之如果温度偏高，焦炭跟CO2反应相对于1100度时要剧烈，则反应后焦炭的损失量会多，焦炭的反应性大，（%）焦炭反应后热强度低。

3.3 气体控制

这里的气体控制主要是指CO2的气体控制，因为焦炭在高温环境下要跟CO2反应，标准里面要求CO2通入量是每分钟5升也就是每小时0.3立方米，如果CO2通入少，那反应的小，损失也少，反应性小（%），焦炭反应后热强度高。如果通入多，那损失也大，反应性大（%），焦炭反应后热强度低。

4 影响因素试验及试验结论

4.1 制样粒度选取比对试验

通过以上数据试验可以看出，在流量与温度相同的条件下，200g试样所堆砌的面积与焦炭颗粒的多少有关系，减少化验室与化验室之间的误差，在分析方法统一的基础上，控制好焦炭颗数与试样重的平衡，促使 CO2与试样的接触面控制相对集中、缩小波动范围小。因此控制好焦炭颗数与试样重的平衡，也是提高块焦炭的反应性及热反应强度稳定性关键之一。

4.2 温度控制

通过以上数据试验可以看出，在气体流量相同与焦炭颗数相近的条件下，温度对块焦炭反应性、反应强度有绝对的影响，因此在分析操作过程中要特别关注，实际炉温与软件上显示的温度是否匹配，反应器里放焦炭的部位是否达到炉膛的中央。如果焦炭的下部有烧化的颗粒，上部分烧化比较明显说明温度高1100±10℃，如果焦炭表层没有明显的反应状态说明温度低于1100 ±10℃。

4.3 气体流量的控制

通过以上数据试验可以看出，在温度相同与焦炭颗数相近的条件下，气体流量对反应性、反应强度有绝对的影响，因此气体流量一定要恒定。

5 结束语

（1）200克焦炭试样重与粒度的平衡，再用φ25mm、φ23mm圆孔筛筛分，在选取φ25m-φ23mm焦炭时，集中偏向任何一方边缘值对分析结果都会有相应的影响。（2）定期对热电偶效验，实际与理论是否相符合。更换热电偶时，对热电偶的偶芯要做新旧比对，偶芯插入套管中与底部的距离是否一致。如果有一定偏差要对套管进行修正。热电偶检测温度主要是焦炭最底部的温度。（3）在整套系统中也是最不稳定因素。因此在分析试样的过程中要特别小心，分析试验前一定要检查好气路是否漏气，气体净化剂是否正常。

参考文献

[1]鞍山热能研究所.KF200-B使用说明书[Z].

[2]姚昭章.炼焦学[M].北京：冶金工业出版社出版，2004.