影响焦炭反应性的因素
浅谈焦炭反应性试验影响因素
浅谈焦炭反应性试验影响因素发布时间：2021-11-05T03:38:38.737Z 来源：《中国科技人才》2021年第21期作者：陈鸿升曹祯一厉成鹏[导读] 焦炭反应性数值与焦炭反应后强度数值是百分比关系，焦炭反应性数值的高低将直接决定焦炭反应后强度的数值。
日照检验认证有限公司焦炭作为冶金燃料，其高温性能的优劣对高炉炼铁的焦炭消耗有较大影响，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也尤为重要。
高炉炼铁作为当前炼铁主流方式，对于焦炭的要求和需求量逐渐递增。
在交易市场中，焦炭的各项结算指标的变化牵动着卖方和买方，同时也影响到下游的产品的质量。
在焦炭结算指标中焦炭反应性与反应后强度是两个重要的关注点，不仅仅是衡量焦炭质量的两个重要指标，还关系到炼钢的稳定以及钢材的品质优劣，对此焦炭反应性及反应后强度在市场中有着很高的关注度。
一般来说，焦炭反应性数值与焦炭反应后强度数值是百分比关系，焦炭反应性数值的高低将直接决定焦炭反应后强度的数值。
这里，简单的讲解一下焦炭反应性的原理及意义。
什么是焦炭反应性？焦炭反应性的本质是什么？焦炭反应性的意义是什么？这三个问题是焦炭反应性试验的理论基础。
焦炭与氧化性气体在高温下反应的性质称为焦炭的高温反应性，简称焦炭反应性。
焦炭反应性主要包括三种反应：C+O2→CO2；C+H2O→CO+H2；C+CO2→2CO（碳溶损主要反应）。
焦炭反应性本质是气固相反应，在试验中是一个简单的化合反应，反应的正速率与反应物有关。
在实验室中，焦炭反应性的意义在于焦炭试样模拟在高炉中的反应状态，以反映出焦炭的品质。
焦炭与二氧化碳的反应是在高炉内900—1300℃的软融带和滴落带内发生的碳素溶损反应，碳素溶损反应对焦炭在冶炼过程中具有重要意义，通常作为焦炭反应性的代表反应。
以此推测，影响焦炭反应性试验的主要因素有温度、压力、气体浓度。
简单的总结了焦炭反应性的原理，我们以此为切入点，讨论影响焦炭反应性检验结果的主要因素：1.取制样影响因素“七分取制样，三分看化验“，这句俗语讲明了取制样在试验中的重要地位。
焦炭热性能检测各因素影响及对策
焦炭热性能检测各因素影响及对策摘要：在当前高炉环境中，对焦炭的应用性能进行评价，主要是看焦炭反应性CRI及反应强度CSR，实际表现出的价值作用在逐步提高。
为了对焦炭热性能检测各因素等进行深入分析，本篇文章以国标GB/T4000-2008焦炭反应性及反应之后强度测定为指导，综合了试样最初制备、恒温区控制等不同方面，进而对可能影响检测结果的因素进行深入分析，并结合了我中心在用KF100-3B测定装置实际应用案例，对检测过程中相关影响因素如何有效控制等进行了介绍，对于检测结果再现性的提升具有重要影响。
关键词：焦炭热性能；检测；各影响因素；对策分析在当前社会发展推动下，我国高炉生产大型化成为了一个基本的前进趋势，焦炭是最为主要的料柱骨架，其实际性能表现至关重要，随着经验总结的深入，对于焦炭性能如何进行有效评价的相关指标也更加完善。
和冷态强度的耐磨指标（M10）等相比，焦炭热性能最符合焦炭在大型化高炉中的使用特性。
通过实践来看，由于焦炭热性能试样性状的复杂性、检测周期较长等，很难对再现性进行有效保障。
在查阅和研究相关平行试验基础上，对焦炭热性能检测过程中的各项影响参数进行了全面分析，进一步明确了各影响因素，对如何进行有效应对也起到了非常好的指导作用。
1基本内容概述1.1检测过程的介绍以国标GB/T4000-2008标准为参照，在对焦炭反应性以及反应后具体强度的测定上，需要选择直径大于或者等于25毫米且重量为20千克的焦炭，将泡焦等杂质内容清除，破碎等之后剩余10千克，在对薄片等进行清除后，缩分剩余2千克，分两次经I型焦炭机械强度测定转鼓50R，再次筛取+23毫米以上焦块200±0.5g装入到焦炉中[1]。
为了保障试验的质量，需要选择控温加热炉，这样可以提高试验精准度，确保反应时间不低于2小时，之后在氮气（2L/min）作用下将焦炉进行冷却直到与室温平衡，残余重量比就是焦炭反应性，在反应完成后将焦块放置到I型转鼓并以20R/min速度共转30min，旋转600R，在此基础上按照相关标准要求对反应后强度进行有效计算。
焦炭热性能影响因素分析
焦炭热性能影响因素分析摘要：作为高炉主要的骨架材料，焦炭的热性能对日益强化的高炉生产起到了较大影响作用，为了提高高炉的耐热属性和其生产效率，必须对焦炭的热性能进行深入研究。
本文从多个角度分析了焦炭热性能的影响因素，为相关单位进一步提高高炉的耐热性提供一些参考依据。
关键词：焦炭；热性能；影响因素引言焦炭在高炉中具有热源、还原剂、渗透剂和料柱骨架等作用，焦炭中低于1%的碳随高炉煤气逸出，其余全部消耗在高炉中，大致比例为风口燃烧55%～65%，料线与风口间碳熔反应25%～35%，生铁渗透7%～10%，其他元素还原反应及损失2%～3%。
近年来随着高炉冶炼技术的发展，特别是高炉容积大型化、高风温技术以及鼓风富氧喷煤技术的迅猛发展，焦炭作为高炉内料柱骨架，保证炉内透气、透液的作用更为突出。
焦炭质量特别是焦炭CＲI及CSＲ对高炉冶炼有极大的影响，成为限制高炉稳定、均衡、优质、高效生产铁水的关键性因素。
1、影响焦炭热性质的主要因素1.1、原料煤性质对焦炭反应性产生的影响原料煤的变质程度、杂质含量以及结焦性能等会对焦炭反应性起到重要影响。
原料煤变质程度不同，其炼制焦炭的反应性也不尽相同。
在烟煤中，一般来说，低变质程度煤炼制的焦炭具有较高的反应性，煤的变质程度越高，所得焦炭的反应性越低，一旦煤的变质程度与贫煤接近时，其焦炭的反应性则会呈现上升情况。
实践表明，在1000℃的条件下，对变质程度不同的煤炭进行焦炭反应性试验，无论是哪种反应气体，其反应性均与煤变质程度有着密切的联系，且呈现大致相同的规律，只有氢反应具有较大的离散程度。
而在炼焦煤的范围内，其镜质组的最大平均反射率与焦炭反应性关系极为紧密，相关系数超出0．95。
1.2、煤炭中的部分矿物质则具有负催化作用或者不发生化学作用负催化作用是指对焦炭的熔损反应起到阻碍作用的矿物质，这种矿物质的存在会有效抑制焦炭反应的活性，例如煤炭中所含有的Si以及B等元素，对二氧化碳的化学反应性有着较强的遏制作用。
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。
焦炭反应性与反应后强度的再探讨
焦炭反应性与反应后强度的再探讨摘要：焦炭在高炉内起骨架、还原剂和燃料的作用，对于大高炉来说，骨架作用尤为重要。
随着国内高炉的大型化和喷煤比的不断提高，焦炭的反应性及反应后强度（CRI与CSR）越来越受到炼铁工作者的重视，有些炼铁工作者甚至直接将其理解为焦炭在高炉中的热态性能，将其列为指导高炉操作的原则性指标。
本文就焦炭反应性与反应后强度展开探讨。
关键词：焦炭；反应性；强度；热态性能焦炭反应性（CRI）与反应后强度（CSR）是评价焦炭质量最重要的性能指指标之一，焦炭在高炉炼铁、铸造化铁和固定床气化过程中，均能够与二氧化碳、氧气和水蒸气发生化学反应，其反应性质量直接影响到工业生产效率，为了增强对焦炭性能的了解，从CRI和CSR两项指标出发，为生产合格的焦炭等生产活动提供指导。
1焦炭CRI与CSR测定方法的来源与变革我国焦炭反应性及反应后强度的测定方法是参考新日铁1982年在《燃料协会志》上提出的《高炉用焦炭的CO2反应后强度试验方法》所制定的，该标准在1983年由冶金部鞍山热能研究所首次提出，先后于1996年和2008年进行了修订，修订的内容主要是在制样方面，在焦炭CRI及CSR的测定过程上，与新日铁标准、美国标准和ISO标准仍然具有相似性。
其测定的核心步骤是：将焦炭样破碎成23～25mm的粒状焦块，弃去炉头焦、泡焦、薄片状焦和细条状焦，将厚片状焦和较粗条状焦手工修整成颗粒状焦块，缩取2kg后置于Ｉ型转鼓中以20r／min的转速旋转50ｒ，再用23mm圆孔筛筛分，缩取900ｇ筛上物作为试样，用四分法将试样分成4份，每份不少于220ｇ，置于170～180℃烘箱中烘干2h，焦炭冷却至室温后再筛取23ｍｍ以上焦炭颗粒200±0．5ｇ作为测试用样品。
将焦炭样品装入反应器，于1100℃下以5Ｌ／min的流量通入CO2气体，反应2h，停止加热，通入氮气保护，让反应后的焦粒自然冷却。
冷却的焦炭样称重后全部装入Ｉ型转鼓，以20ｒ／min的转速旋转30min，取出后用10mm圆孔筛筛分、称重。
焦炭反应性和反应后强度
焦炭反应性和反应后强度
焦炭反应性是指焦炭制备复合炭素材料时，其亲水性、能量密度及表面的反应性。
一般来说，焦炭的反应性由其表面状态决定，例如表面粗糙度、孔隙率、官能团含量及物理状态等，而这些属性又与焦炭源，焦炭质量处理方法及其反应体系等有关。
焦炭反应后强度是指在添加焦炭后，其反应后复合炭素材料的强度以及耐磨性。
一般来说，焦炭的反应性越高，在反应后的复合炭素材料也就越结实，因此其反应后强度也就越大。
最终，在同样的反应条件下，取决于焦炭的质量及反应体系的不同，其反应后的复合炭素材料的强度也会有差异。
焦炭反应性试验影响因素分析
随着 高 炉 炼 铁 技 术 的 进 步 和 喷 煤 技 术 的提 高 ， 炭在 高炉 内作 为 支撑 料 柱 的疏 松 骨 架 作 用 焦 显 得尤 为重 要 。随着 人们 对焦 炭 在高 炉 内溶损 机 理 的不断深 入 和对 焦 炭 微 观 结 构 的 不 断认 识 ， 焦 炭热 性质 已成 为高 炉工 作者 和焦 化工 作 者共 同关 心 的课题 。焦 炭反应 性试 验模 拟 焦炭 在 高炉 内 的 反应 过程 ， 高炉 生产提 供 可靠 的参 考数 据 ， 为 因此 要保 证试 验检 测结 果 的准确性 ｌ 。结 合梅 山焦 炭 １ ］
量和 温度 等控 制参 数 ， 论 了这 些参 数 对焦 炭反应性 和 反 应后 强度检 测值 的影响 ， 讨 以及保证 测
定 可靠性 应采 取 的控制 措施 。
关 键 词 ： 炭 ； 应 性 ； 应 后 强 度 ； 度 ； 量 焦 反 反 温 流
Ａ ｎ ｌｓｓ ｏ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ａ ｔ ｒ ｏ ｋ ａ ｔｖ ｔ ｓ ａ ｙ ｉ ｎ Ｉ ｆｕ ｎ ｉ ｇ Ｆ ｃ ｏ ｆＣｏ ｅ Ｒｅ ｃ ｉ ｉｙ Ｔｅ ｔ
性 失 重 曲 线 见 图 １ 。
式 中 ： 为 焦 炭 试 样 质 量 ， ； 为 焦 炭 在 反 应 ｍ ｇｍ 时 间 ２ｈ内 失 去 的 质 量 ， ； 为 反 应 后 焦 炭 总 质 ｇｍ
由 图 １可 以看 出 ， 重 量 与 时 间线 性 相 关 ， 失
Ｙ ０ ３ ９６ ＋０ １ ４８ Ｒ 一 ０ ９ ９９ ＝ ． ９ ｘ ． ２ ， ． ９ 。通 过 观 察
探究焦炭反应性及反应后强度测定中应注意问题
探究焦炭反应性及反应后强度测定中应注意问题邝宏春【摘要】Based on mass literature information,starting from aspects of thermocouple,CO 2 airflow,constant temperature section,temperature, parameters determination of automatic temperature controlling system,and strict airing system,the article summarizes coke reactivity and post-re-action strength measurement matters,with a view to improve measurement accuracy of the above-mentioned two indexes.%通过查阅大量的文献资料，从热电偶、CO 2气体流量、恒温段、温度、自动控温系统中参数的设定、供气系统的严密性等方面，总结了焦炭反应性及反应后强度测定中应注意的问题，以期提高这两个指标测定结果的准确性。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)032【总页数】3页(P99-100,101)【关键词】焦炭;热电偶;控温系统;供气系统【作者】邝宏春【作者单位】山西省地质勘查局二一三地质队，山西临汾 041000【正文语种】中文【中图分类】TF526.1作为高炉冶炼作业中评价焦炭热性质的关键参数，焦炭反应性及反应后强度在很大程度上影响着高炉冶炼。
并且随着高炉逐渐向着大型化发展，人们对上述2个指标的关注程度越来越高。
大多数国家都依据自己的技术、资源情况，研发了不同的测定方法，同时运用这两种指标来提高焦炭质量。
我们国家在1983年的时候也有了自己的标准，1999年，2008年这两年又对其做出了修订。
干熄焦工艺生产焦炭质量影响因素与解决控制方案
干熄焦工艺生产焦炭质量影响因素与解决控制方案一、焦炭质量对干熄焦工艺生产的影响1、挥发分：⑴、在焦炉制造过程中要求用焦挥发分必须小于 1.9%,因为挥发分在此过程中标志着焦炭的成熟度，较高较低都不利于生产过程。
⑵、如果挥发分的含量过高，可燃性气体的含量不符合标准并剧烈燃烧，是炉内的气体体积发生波动，容易产生浮焦现象。
⑶、如果空气的导入量，容易造成锅炉口和锅炉内的温度不平衡，减少锅炉的使用时间。
⑷、采取导入空气法和冲入氮气法结合使用，向系统内冲入适当的氮气，并将空气的导入开关开到小于百分之三十的程度。
这种方法在降低锅炉口温度的同时又避免了可燃气体冲击环形烟道，保证其正常的运行。
2、焦炭膨胀和收缩：⑴、结合对焦炭收缩膨胀的机理进行分析之后可以得到结论，冷却段的温度控制可以对循环风量大小有着接主导作用，如果冷却段温度异常增高或者降低，必定会导致透气性能、膨胀性能、以及循环风量受到很大的影响。
⑵、总之在干熄焦工艺的生产过程中一定要把握好这一性质，保证系统的稳定运行。
这也是对循环风量为何会跟随干熄炉的负荷量变化而改变这一问题的解答。
3、焦炭的粒径：⑴、焦炭块度的影响因素：①、焦炭的粒径变化受到了很多因素的影响，比如配煤比、结焦时间以及炼焦温度等。
②、提高炼焦的终止温度，可以提升焦炭的块度。
③、缩短结焦的时间，可以提升炼焦速度同时降低焦炭的块度。
⑵、焦炭平均粒度对干熄焦的影响：①、焦炭的平均粒度对干熄焦有重要的影响，平均粒度大，说明其透气性较好，方便气体循环，可以使焦炭在干熄炉中自然冷却。
②、平均粒度较小即表明其透气性较差，空气循环度较低，干熄炉受到较高的阻力作用，更容易使浮焦等产生，难以保持干熄炉的正常运转。
⑶、焦炭平均粒度的控制：①、干熄焦工艺将会对焦炭的粒径产生一定的影响，想要提升焦炭的平均粒度，可以利用块状物料孔隙连续堆积的原理；②、在填充不同的粒级材料的时候，将最大块状物当中的自由空间让小一点的块状物来填满，这样在干熄焦生产工艺当中可以降低粉焦的产生量，提升焦炭的平均粒度；③、也可以通过这种方法对平均粒度的值进行控制。
焦炭反应性及反应后强度实验影响因素的探讨_史玉奎
燃料与化工Fuel &Chemical Processes2012年3月第43卷第2期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更为重要，焦炭反应性（CRI ）及反应后强度（CSR ）已经成为评价焦炭质量优劣的重要指标[1-2]。
本文对影响CRI 及CSR 检测方法的各种因素进行分析，以找到测试结果重现性较差的原因，从而使焦炭热性能实验能够真实反应焦炭质量。
1实验部分1.1实验设备电子天平：MP2100型；干燥箱：101型；标准筛：23mm 、25mm 、10mm ；I 型转鼓机：转速20±1.5r/min ；反应器：高温合金钢制成；S 分度热电偶：规格700mm ；氮气：氮含量大于99.99％；CO 2气体：CO 2含量大于99.99％；焦炭反应性装置：KF —100型，鞍山热能研究院制造。
1.2实验方法按GB 1997取样，并按GB/T 4000—2008制取准23～25mm 的样品900g ，缩分出220g 左右，烘干后待用。
称取200g 样品置于反应器中，在1100℃通CO 2气体反应2h ，以焦炭质量损失的百分数表示CRI 。
反应后的焦炭再以20r/min 的转速在I 型转鼓机转30min 后，用大于10mm 粒级的焦炭占反应后焦炭的质量百分数表示CSR 。
2影响因素与结果讨论2.1试样的影响样品的均匀性影响实验结果的重复性。
样品的粒度变化造成焦粒表面积的差异，使实验过程中反应界面不同，从而造成实验结果的差异。
GB/T4000—2008中已经将样品的粒度范围由准21～25mm 修订为准23～25mm ，实验过程中样品的粒度和粒数趋于一致。
取制样的人为因素也影响实验结果的重复性。
保留泡焦和焦头的热性能实验结果表明，CRI 极差为6.1%，CSR 极差为9.0%，大大超出实验重复性要求[3]。
虽然GB/T 4000—2008中明确要求弃去泡焦，但泡焦的区分和判断上的人为差异仍会造成样品的差异。
焦炭反应性误差原因
焦炭反应性检测设备检测出的数据出现偏差（CRI：r >2.4%）可能原因如下：
一、N2、CO2气体流量原因：
1、气体流量不够：要全面检测N
2、CO2气体的流量（N2=0.8L、CO2=5L、N2=2L）。
2、通气时间不对：CO2反应时间（120min）。
3、气路漏气：应全面检查气体控制回路是否有漏点。
二、加热炉温度原因：
1、热电偶位置：应全面检查热电偶是否放在试样即焦炭中心。
2、热电偶精度：应将热电偶送到技术部门检测，因为有的热电偶误差超标，如N型普通偶误差为±0.75%即1100℃时误差为±8.25℃仅此一项就超出了国家标准要求的焦炭反应性系统误差1100℃±5℃。
3、加热控制系统：应检查加热闭环PID控制系统是否将温度控制在1100℃±5℃（恒温状态）的范围内。
4、升温速率：应检查加热闭环PID控制系统是否将升温速率控制在8℃－16℃/min（升温状态）的范围内。
三、恒温区原因：
1、恒温区：应全面检查恒温区，如果恒温区达不到国家标准，将导致被加热试样不能完全放到恒温区中，即被加热试样不能在1100℃±5℃的恒温下加热，造成检测结果出现偏差。
恒温区越小，检测结果偏差越大即CRI：r >2.4%。
严重时检测结果偏差将超出5%。
2、炉膛温度：应要求技术检测部门在现场对设备进行检测，检查炉膛恒温区温度是否为1100℃±5℃。
焦炭反应性和反应后强度关系及影响因素论文
焦炭反应性和反应后强度关系及影响因素论文【摘要】为了预测焦炭在高炉中的反应行为，本文对某公司大量的焦炭进行了检测及数据分析，说明焦炭反应性与反应后强度之间有良好的负相关性。
对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比，建议企业在保证焦炭的冷态强度合格的同时更要关注焦炭的热态性能指标。
在高炉内焦炭起到骨架支撑、还原剂和燃料的作用。
高炉内下降的液态炉渣及铁水都需要通过焦炭料柱的孔隙落入炉缸，而上升的气流也需要通过焦炭料柱的孔隙到达炉顶，因此，焦炭料柱必须要有良好强度才能保证高炉冶炼过程能顺利进行。
焦炭质量指标确定为6个：M40和M10两个冷态性能指标，CRI和CSR两个热态性能指标，还有灰分（Ad）和硫分（Sd）两个成分指标。
CRI是指焦炭的化学稳定性，CSR是指焦炭在炉内的高温稳定性。
焦炭的热态性能变差时，往往会造成高炉顺行变差或失常，直接影响产量和综合焦比。
因此降低CRI、提高CSR、改善高温性能已成为炼焦炼铁界共识。
一、试验方法1、焦炭反应性试验方法。
按照GB/T4000-2008，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2h 后，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭的反应性（CRI%）。
2、焦炭反应后强度实验方法.按照GB/T4000-2008，反应后的焦炭经过Ι型转鼓以20r/Min的转速共转30Min，总转数600转后，取出焦炭筛分、称量、记录各筛级质量，大于10MM粒级的焦炭占反应后焦炭的质量百分数表示焦炭的反应后强度（CSR%）。
3、焦炭取制样方法.按照GB/T1997规定的取样方法，按照GB/T4000-2008规定的试验操作方法，注意严格控制好设备的气密性、不同阶段气体的流速、各阶段的升温速度以及试验用气体的纯度。
二、焦炭的反应性和反应后强度的关系按上述试验方法对某公司的焦炭进行大量的测定并对数据进行分析，发现二者之间具有负相关性。
即反应性CRI每降低1%，反应后强度CSR就增加1.13%，反之亦然。
焦炭反应性与反应后强度的关系及其影响因素探讨
焦炭反应性与反应后强度的关系 及其影响因素探讨
钟声 1 沙泥亚木·阿不都热依木 2 (1 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院,830011)
(2 乌鲁木齐质量技术检验检测研究院,830000)
摘要：焦炭热强度是反应焦炭热态性能的一项机械强度指 标，能够准确表现出焦炭在使用环境的温度和气氛下，同时经 受热应力和机械力时，抵抗磨损和破碎的能力，基于此本文将 对焦炭反应与反应后强度之间的关系及其影响因素进行探讨， 以期能够改善焦炭的热性能。
砂，只有明确并解决影响因素对焦炭反应性的干扰，才能改善
反应温 度/℃
CRI/%
CSR/%
反应温 度/℃
CRI/%
CSR/%
1090
28.3
58.5
1105
31.6
53.7
110030ຫໍສະໝຸດ 155.31110
35.6
51.4
3.2 碱金属 用于炼铁的焦炭本身含有的钾、钠等碱金属含量比较低，
一般小于 0.5%，对反应性能的影响并不明显，但是在高碱负荷 的高炉中，由于碱循环使得钾、钠的含量达到 3%左右，会明显 影响焦炭反应性。为此笔者将焦炭试样放在烘箱内烘烤 2 个小 时，再将其倒入烧杯中的 K2CO3 溶液中，浸泡 30 分钟后捞出，再 次放入烘箱中烘烤 2 个小时，烘干之后测定其 CRI、CSR，结果如 表 3 所示。从表格中的数据可以看出随着碱溶液浓度不断增 大，焦炭样品吸附的碱量也在不断增加，不加碱的焦炭反应后 的平均粒度比加间的焦炭大。而随着 CRI 值不断增加，焦炭的 裂纹粉化现象更加严重，严重影响焦炭质量，这是因为碱金属 在 焦 炭 反 应 过 程 中 起 到 了 催 化 作 用 ，其 反 应 式 为 C + CO2 = 2CO 。
焦炭的热反应性及热反应强度的研究
焦炭的热反应性及热反应强度的研究崔晓艳;王雪茹【摘要】焦炭的热反应性是焦炭自身的物理属性,它表示焦炭在外界提供一系列合适的条件下,与其他物质之间发生的化学反应。
焦炭热反应强度是焦炭本质属性的一个硬指标和精标准。
它主要表现了焦炭这种耐受环境与压力的物质的性能,在高强度的磨损和高压力作用下,探究焦炭的环境适应能力。
假设在不同的环境和压力中,逐步观察焦炭的反应强度,再逐步调整和提高环境和压力,以此寻找出焦炭热反应的最大强度。
【期刊名称】《当代化工研究》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】2页(P44-45)【关键词】焦炭;利用率;反应强度;化学属性【作者】崔晓艳;王雪茹【作者单位】河钢股份有限公司承德分公司检验检测中心,河北067002;河钢股份有限公司承德分公司检验检测中心,河北067002;【正文语种】中文【中图分类】TQ442.6焦炭的应用十分广泛，需求量是与日俱增，上到工业生产，下到每个普通家庭，焦炭一直在我们的生活中起着非常广泛的作用。
作为工业上经常用到的材料，焦炭不仅在每个生产过程发挥很重要的作用，提供热量的源头，它还能在化学反应中当作一个还原剂。
在现代科技的研究中，焦炭的热反应性与焦炭的热反应强度之间存在某种化学联系。
在一般情况下认为，这两者是存在反比的。
也就是热反应性越高，热反应强度就越低。
现代生产和日常生活都离不开焦炭，下文对于焦炭的热反应性和热反应强度做一定的介绍，希望对大家有所帮助。
1.焦炭的化学成分焦炭的化学成分比较复杂，但可以大致分为两个类别，一类是由有机物组成的，另一类是无机物。
有机物在焦炭中所占的比例偏高，大约占焦炭的80%以上，剩下的就是一些无机物，包括一些微量元素和矿物质。
其中，碳在有机物中所占的成分最多，也是焦炭能燃烧产热的因素之一。
众所周知，碳是由C、H、O、N、P、S组成的有机物。
按照化学元素来看，焦炭成分为：炭81%～86%，氢1.0%～1.3%，氧0.3%～0.8%，氮0.4%～0.8%，硫0.8%～1.1%，磷0.02%～0.30%。
影响焦炭热反应性及热反应强度检测因素浅谈
准确性 的影 响因素从设备及制样两方 面进行 了探讨 。
关键词 ：焦炭 ；热反应性 ；检测设备 ；制样
中图分类号 ：Ｔ ５ ２ Ｑ ２ 文献标 识码 ：Ｂ
Ｄｉｓ ｕ ｓ ｎ ｏ ｅＦ ｃｏ ｓｏ ｅ ｔ ｇＣｏ ｅＳＣＳ ａ ｄ ＣＲＩ ｓｃ ｓｉ ｎ ｔ ａ ｔ ｒ ｆＴ ｓｉ ｋ ’ ｏ ｈ ｎ Ｒ ｎ ！
通过 采用调整 焦炭 装入 高度来 调节两 炉焦炭
在相近恒温区，即将 １ 号炉下调 ０ ｃ 将 ２ ． ｍ， ５ 号 炉调高 ０ ｃ 。调整之后 ，测试结果好仍好于 ２ 号炉 ，测试结果见表 ２ 。
表 ２ 恒温 区调整后 焦炭 热反应性能结果平行 性对照表
Ｔ ｂ ２ Ｔｈ ｅ ｒ ｄ ａ ． ｅｒｐ ｏ ｕ
ｔ ｐｅ ａ ｕｒ ｒ ａ ｅｍ ｒ ｔ ｅａ ｅ
２ 中心电偶因素 ． ２
为 了进一步 探 寻影响测 试焦 炭热反 应性 重复
测 试结 果见 图 ４ 、图 ５ 。 从 标定 结果可 知 ： １１ 、２号炉 中心 电偶绝对 温度相差 ７ ）号 ℃。
提 高焦炭 质 量 的重要 依据 。
１ 问题的提出
本钢焦化厂于 ２０ 年 ７ ０ ８ 月引进 了北京煤炭科 学 研 究 总 院 研 制 的 焦 炭 热 反 应 性 检 测 装 置 ＭＪ－ Ｉ ＦＩ型焦炭反应性测定仪 ２台， Ｉ 调试初期检测 装置 １ 号的热态性质检测一直优于检测装置 ２ ９。
标 Ｇ ／４ ０ ． ９ ＢＴ ００１ ６的 ３ ％。两炉存在较大差异 。 ９ ． ２
表 １ 初试焦炭热反应性能结果平行性对照表
Ｔａ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｄ ｃｂ ｌ ｙｏ ｔ ｓ ｉ ｇ ｃ ｋ ￣ ＣＳ ａ ｄ ＣＲＩｆｒ ｔｙ ｂ１ ｅｒ ｐ ｏ ｕ ｉ ｉ ｔ ｆ ｅ ｔ ｏ ｅ ｉ ｎ Ｒ ｎ ｉ ｓｌ
影响焦炭反应性的因素
影响焦炭反应性的因素主要有以下两个方面：1、原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。
尤其是煤料的流动度较大时，易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。
而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金属的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。
2、炼焦工艺条件：增大装煤堆比重、提高炼焦温度、采取焖炉等措施，可使焦炭结构致密，减少气孔表面积，使焦炭反应性降低。
采用干熄焦，可避免水蒸汽对焦炭表面的活化，有利于降低焦炭的反应性。
1、焦炭的冷强度与焦炭其孔径及其分布有关，而热强度则与焦炭孔壁厚度密切相关。
2、为改善焦炭反应性，根本在于多用主焦煤少用高挥发分煤，特别是少用挥发分大于37%的煤。
在粘结性足够的情况下，可配入一些粘结性中等的低挥发分煤。
3、若在煤料中配入5%左右挥发分10%的延迟焦，反应性可降低10~20%，其原理是在炼焦后期有大量裂解碳产生，阻塞了部分微气孔，因而降低了反应性。
基于这一原理，提高入炉煤的堆密度，提高炼焦最终温度，也有相同的效果。
影响焦炭反应性的因素主要有以下几个方面：一、煤的性质原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。
尤其是煤料的流动度较大时,易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。
而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。
1.单种煤值挥发份过高或过低，其反应性较高。
在24％左右时，焦炭的反应性最小。
2.单种煤平均最大反射率过高或过低，其反应性较高。
3.灰分对热性质影响，尤其是碱性金属氧化物的存在。
二、炼焦工艺条件：1）、增大装煤堆比重；堆密度越高，焦炭的热反应性越低，反应后强度越高（明显）。
2）、提高炼焦温度；3）、采取焖炉等措施；一般4.3米以上焦炉结焦时间普遍长。
焦炭热反应强度
焦炭热强度影响因素1、捣固的堆比重：堆比重的提高，生产的焦炭结构越致密，大气孔减少，所以焦炭的热反应性较低，热反应后强度提高，焦炭的热性能得到改善。
2、熄焦方式的影响：在配比相同且炼焦条件不变的情况下，干焦的热性能要比湿焦的热性能明显改善。
干焦在干熄焦炉内缓慢冷却，相当于在焦炉中延长了闷炉时间，提高其热缩聚作用，并且没有湿法熄焦过程中存在的急剧冷却现象，微裂纹相对较少，同时，在长达3～4 h的干熄过程中，焦炭之间相互磨损，使其块度均匀，相当于起到了整粒作用，使其强度进一步提高。
3、配合煤的细度：随着配煤细度的增加，焦炭的反应后强度CSR随之改善，反应性CRI也随之下降；但当配煤细度达到85%左右后，随着细度的继续增加，焦炭的热态强度呈劣化趋势，反应性CRI 有所增大。
配煤细度过低时，煤颗粒较大，特别是黏结性差的煤粒度较大，运输及装炉过程中易偏析，且煤中粒度不均衡，导致配煤质量不均匀，引起焦炭内部结构不均一，焦炭强度降低。
细度过高时，煤中的活性成分被细粉碎，不仅降低了黏结煤的活性粒子作用，而且增加了非活性粒子的比表面，使煤料的黏结性下降。
并且过细煤料的堆比重下降，导致炼焦过程中煤粒间的熔融程度不充分，所炼焦炭结构不致密，孔隙增多，从而导致焦炭强度下降。
4、结焦时间的影响：随着结焦时间的延长，焦炭的热态性能随之改善，但当结焦时间超过一定后，随着结焦时间的继续延长，焦炭的热态性能仍继续改善，但效果已不明显。
这是因为随着结焦时间的延长，焦炭更加成熟，结构更加致密，强度有所提高，在这一点上与干法熄焦的作用有类似之处。
5、配煤比例：纯焦煤炼焦所得焦炭的热性能最好，其次是肥煤。
配入气煤的焦炭热性能稍差。
所以为了保证焦炭的热性能，应在经济合理的基础上尽量多配焦煤或肥煤。
6、碱金属（钾、钠）影响：钾、钠虽然对焦炭与CO2反应其催化作用，但在同一反应程度下，强度并不因钾、钠的存在而下降更多，这是因为催化作用虽然增加了焦炭的表层反应，却减轻了焦炭的内部反应。
焦炭反应性及反应后强度检测的影响因素分析
因， 从 而使焦炭 热性 能实验能够更 为准 确 … 。
２ 实验装置及方法简介
２ ． １ 实验装置
本研 究 采 用鞍 山热 能 研究 院研 制 生产 的 Ｋ Ｆ — ｌ Ｏ ０焦 炭
反 应 性 及 反 应后 强度 测 试 仪 ，电 炉丝 加 热 ，温 控 及 流量
表 １ 显示 ，实验过 程中 ，随着反应器升温速率的上升 ，
５ ５ ５
５ ３ １ ５１ ８
Ｃ ＲＩ ／ ％
２ ５ １ ２ ７ ８
ＣＳ Ｒ ／ ％
６ ２ １ ５ ９ ８
南表 ２可 以看 出，随着温 度的不 断 升高 ，焦炭 的反 应 性也不断增 大 ，而反应后强度 则不断减小 。进行反应性检测 时 ，应严格按 照国标规定 ，控制反应温度在 ｌ １ ０ ０ ％ ±５ ￣ Ｃ 范
３ 结果分析与讨论
于焦炭反应性及 反应后强度 的测试规范性强 ， 试验条件较难 ３ ． １ 升温速率的影响 掌握 ，测试误差较 大 ，因此提 高其测试结果 的准确性一直是 其他 条件 不变 的情况 下 ，改变 电炉 的升温 速率对 焦炭
业 内追求 的 目标 】 。本研 究着 重对 鞍山热 能研 究 院研制生 反应 性 和 反应 后 强 度 的影 响 的结 果 见 表 １ 。 产的 Ｋ Ｆ 一 １ ０ ０ 测 定装 置进行 了检测方法 的分析和焦炭热性 能 表 １ 升温速率对焦炭反应性和反应后强度的影 响 指 数相 关影 响因素的探讨 ，以找到测试结果 重现性较差 的原
按照 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ４ ０ ０ ０ — ２ ０ ０ ８的规 定制 样并 进 行试 验 ，在 其 他 应初期 ，焦炭 内部 温度并未达到 １ １ ｏ ０ ℃， 且升温速率越大 ， 反 应 初 期 焦 炭 内部 在 １ １ ０ ０ ℃以下 的反应 时间越长 ＿ ３ Ｉ ， 导 致 焦炭反应性越小。因此 在对 同一批焦炭试样进行检测时 ，保 持升温速率的一致性是 非常重要 的。
对焦炭热性质的相关影响因素分析
３ 关 于矿 物质 对 焦炭 热性质 的影 响
随着高炉锻冶的技术被不断深化， 人们对焦炭在高炉反应 中热性质 的 变化有着更透彻的了解 ， 矿物质在炉降解反应中的作用越来越被重视 。 矿物质对焦炭在高炉 反应 中产生的作用主要从两个方面形成 的： ① 矿物质在高炉反应 中通过对焦炭 在溶损反应中进行催化 ， 加快焦炭 的溶 损速度， 降低 了焦炭在反应之 后强度 。⑦ 通过矿物质直接与焦炭发生作 用。在高炉反应中矿物质主要是 从两个 途径 中生成， 在焦炭 中本身直接 含有或者 是在高炉锻 冶的过程 中高温 作用下所含 杂质发生化 学作用而
４ ． １ 焦炭 子 Ｌ 壁 的 光学 组织 结构 特 征
焦炭 在高炉反应 中， 与二氧化 碳发生反应时 ， 在焦炭 的显微特 征中， 作为光学组织结构的各 向同性 、 丝质和破 片。粗粒 中粒和细粒镶嵌、 不完 全 纤维与完全纤维、 片状和基础 各 向异性等显微分组有着不 同程度 的影
响。
３ ． １煤炭 中的矿物质对焦炭热性质的影响
焦炭 中本 身蕴含 的矿物质是来 自 于煤 ， 焦炭 自带的矿物 质可以在溶 损反应 中起 到一个催化作用 ， 加速整个溶损 反应 的过程。焦炭中矿物质 的溶损 反应起催 化作用主要是 由于煤 中含有 的碱金属 、 碱 土金属 、 过渡 金属 。在经过科学考证， 石英等矿 物质对焦 炭的溶损反应不起作用， 而刚 玉金红石 等结构的矿物质在高炉反应 中可 以使焦炭的结构发生改变 ， 但 是对这个热性质几乎毫无影响 。 在高炉反应 中， 钙、 镁等矿物元素能使催 化反应有着 明显的变化 ， 这些元素促发 的效果使整个高炉反应中焦炭的 反应性变大 ， 降低 了热反应强度 。
３ ． ２ 高 炉 内的 矿 物 质 的 作 用
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影响焦炭反应性的因素主要有以下两个方面：
1、原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。
尤其是煤料的流动度较大时，易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。
而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金属的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。
2、炼焦工艺条件：增大装煤堆比重、提高炼焦温度、采取焖炉等措施，可使焦炭结构致密，减少气孔表面积，使焦炭反应性降低。
采用干熄焦，可避免水蒸汽对焦炭表面的活化，有利于降低焦炭的反应性。
1、焦炭的冷强度与焦炭其孔径及其分布有关，而热强度则与焦炭孔壁厚度密切相关。
2、为改善焦炭反应性，根本在于多用主焦煤少用高挥发分煤，特别是少用挥发分大于37%的煤。
在粘结性足够的情况下，可配入一些粘结性中等的低挥发分煤。
3、若在煤料中配入5%左右挥发分10%的延迟焦，反应性可降低10~20%，其原理是在炼焦后期有大量裂解碳产生，阻塞了部分微气孔，因而降低了反应性。
基于这一原理，提高入炉煤的堆密度，提高炼焦最终温度，也有相同的效果。
影响焦炭反应性的因素主要有以下几个方面：
一、煤的性质
原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。
尤其是煤料的流动度较大时,易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。
而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。
1.单种煤值挥发份过高或过低，其反应性较高。
在24％左右时，焦炭的反应性最小。
2.单种煤平均最大反射率过高或过低，其反应性较高。
3.灰分对热性质影响，尤其是碱性金属氧化物的存在。
二、炼焦工艺条件：
1）、增大装煤堆比重；堆密度越高，焦炭的热反应性越低，反应后强度越高（明显）。
2）、提高炼焦温度；
3）、采取焖炉等措施；一般4.3米以上焦炉结焦时间普遍长。
可使焦炭结构致密，减少气孔表面积，使焦炭反应性降低。
三、熄焦方式：采用干熄焦，可避免水蒸汽对焦炭表面的活化，有利于降低焦炭的反应性。
四、备煤工艺条件
1.采用先粉弱粘煤、再配煤、在粉碎的工艺能使焦炭的热反应性下降，反应后强度提高。
2.配煤中添加轧机废油不仅可以提高煤料的堆密度，而且可以改善焦炭的冶金性能指标。
3、细度要求：
配合煤是由各种不同牌号和不同粒度的煤料组成的，炼焦前必须经过粉碎处理，使煤质和粒度组成较为均匀，才能保证焦炭质量。
煤的粉碎细度(小于3mm粒级占煤料的百分数)对焦炭质量有很大影响，煤料的细度是配煤质量指标之一，应根据煤质和炼焦工艺等因素综合考虑。
生产中，在确定煤料细度时，应从煤料的质量均匀性和生产操作两方面考虑。
从煤料的均匀性来看，煤料粉碎得越细越好。
但如果煤料细度小，则因存在有较大颗粒的弱粘结性煤及灰份而使焦炭裂纹增多，均匀性变坏。
如果煤料粉碎粒度不均匀，则在运输过程中容易产生偏析现象，不同粒度的煤粒将按大小逐渐分层，颗粒大的和比重大的煤粒易集中在一起。
由于参与配煤的各种煤硬度不同，大颗粒的煤往往又是硬度较大的煤，因而这种偏析现象，将使不同煤种逐渐分开，使煤料的均匀性变坏。
在炼焦时，粘结性必然不好，焦炭质量降低。
因此，从煤料的均匀性来看，煤料细度大
一些好。
从生产操作来看，煤料细度越大煤的堆比重越低，焦炉生产能力越低，在装入焦炉时，细的煤粉易被煤气带出，又容易堵塞上升管，集气管，影响焦炉的正常生产，而且使集气管中的焦油增多，影响回收的操作。
因此，从生产操作方面来看，煤料的细度不宜太大。
散装煤的顶装焦炉，煤料的粉碎细度一般控制在小于3mm的组分在73~83%范围内。
捣固炼焦时，一般为90%左右。
在此范围内，煤料的粉碎细度可以满足焦炭质量和焦炉操作的要求。
煤料的过细粉碎会降低装炉煤的粘结性和体积密度，从而降低焦炭的质量。
五、实验过程带来的误差
炼焦过程中加热制度的控制对反应性及反应后强度也有一定的影响。
六、各厂情况结果：
1、水份9-11%。
2、细度小于3mm粒度占88-90%。
3、捣固次数在5批，每批3-4次较为理想。
以上这些都是从网上截取的一些资料，可以对照参考。
焦炭反应性与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力。
焦炭在高炉炼铁、铸造化铁和固定床气化过程中，都要与二氧化碳、氧和水蒸气发生化学反应。
由于焦与氧和水蒸气的反应有与二氧化碳的反应类似的规律，因此大多数国家都用焦炭与二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性。
焦炭反应性通俗说就是焦炭在高炉里和二氧化碳的反应能力（CRI）。
现在钢厂生产都需要焦炭反应后强度指标（CSR）。
焦炭反应后强度是指反应后的焦炭在机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力
焦炭热性能系指反应性及反应后强度，是表征焦炭在高炉（炉身和软融带等处）内与CO2发生反应而脆化的程度。
影响焦炭热性能的因素主要有焦炭气孔结构、显微组分和碱金属等。
焦炭中的气孔是炼焦煤在加热至胶质状态的末期产生的，在形成半焦时定型，并在高温下保持下来。
衡量焦炭的结构主要用气孔率来表示，它对焦炭反应性和反应后强度有一定的影...。