焦炭热反应性
焦炭反应性及反应后强度测定原始记录
仪器名称及编号:焦炭热反应性测定仪检测依据: GB/T 4000-2017
计算公式:焦炭反应性(CRI,%)= 焦炭反应后强度(CSR,%)=
试样编号
测定时间
装炉人
焦炭试样质量 m ( g )
焦样粒数
出炉人
反应后残余焦炭质量 m1(g)
焦炭反应性(%)
N2气压
转鼓后>10mm焦炭质量m2(g)
焦炭反应后强度(CSR,%)
CO2气压
备注
说明
转鼓后>10mm焦炭质量m2(g)
焦炭反应后强度(CSR,%)
CO2气压
备注
说明
仪器名称及编号:焦炭热反应性测定仪检测依据: GB/T 4000-2017
计算公式:焦炭反应性(CRI,%)= 焦炭反应后强度(CSR,%)=
试样编号
测定时间
装炉人
焦炭试样质量 m ( g )
焦样粒数
出炉人
反应后残余焦炭质量 m1(g)
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。
焦炭反应性及反应后强度
焦炭反应性及反应后强度
焦炭反应性是指煤中的分子组成对反应热的响应能力,也就是焦炭可
以通过热量和其他物质的反应而发挥的作用。
焦炭的反应性主要取决于其
组成元素的种类数量以及分子结构。
焦炭的反应性直接影响着焦炭的热解
性能,也影响焦炭在高温下的拉伸强度。
焦炭反应后强度和焦炭反应性有关系。
焦炭反应后强度取决于焦炭在
反应过程中的温度和质量,及焦炭的特性和结构的变化。
一般采用高温反
应或是热处理的方式进行反应,反应本身也会产生新的化学物质,这些除
了热解将焦炭变为气体外,还会形成一层结晶状的化合物,这些结晶状的
化合物可以紧密的结合在彼此之间,从而能够显著提高焦炭的反应后强度。
焦炭反应性及反应后强度试验中注意事项
焦炭反应性及反应后强度试验中注意事项:焦炭反应性及反应后强度是评价焦炭热性质的重要指标,对高炉冶炼影响很大。
近年来随着高炉大型化,该两个指标越来越受到人们的重视,许多国家根据国资源和技术需要制定不同的测试方法,并用相应的指标来控制焦炭的质量,我国于1983年制定了国家标准,但是由于试验条件不易掌握,导致两指标的测定值误差较大,影响了对焦炭质量的评价。
根据几年来的工作经验,提出几个测定中注意的问题仅供大家参考。
1.自测观察其大小是否均匀外,每次试验不仅要保证试样质量符合标准。
同时还要尽量使试样的焦块数目相等。
在反应器底部装100mm后高铝球时要装平,装焦炭块时也要均匀装平。
2.按GB/T4000-2008规定,焦炭在装入反应器前需在烘箱中干燥,温度在170-180度,干燥2小时,去除焦炭外表面吸收的水分,放入干燥器中冷却到室温。
称重(200±0.5g)入炉,为防止试验过程中焦炭丢失影响试验的准确性,试验做完后,要重新数一数焦块数目,检查与装入数目是否一致,还要检查以下反映后的焦块,如果有说明取样不好,数据的代表性和准确性差。
1.严格按照国标制焦炭样使粒度形状尽量接近。
(1).按GB/T4000-2008规定的制样方法,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25mm、23mm圆孔筛筛分,大于25mm焦块再破碎、筛分。
取23mm筛上物,去掉薄片状焦和细条状焦,保留较厚片状焦和较粗条状焦,并将较厚片状焦和较粗条状焦用手工修整成颗粒状焦块,用制样方法一(1)在厚度为8-10mm的钢板上,钻若干个直径为21mm的圆孔钢板,在此钢板砸出110粒焦炭试样。
(2)在170-180度的烘箱中,烘干时间不低于2小时;取出焦炭冷却至室温。
(3)用二分法将试样分成2份,放入干燥瓶中备用。
制样方法二(1)用颚式破碎机破碎、混匀、缩分出10kg。
(2)用Φ25mm、Φ21mm圆孔筛筛分;大于Φ25mm的焦块再破碎、筛分。
焦炭反应性测定的工艺流程
焦炭反应性测定的工艺流程焦炭反应性测定是一种用于评估焦炭反应活性的方法。
焦炭的反应性是指焦炭在高温下与气体或液体的反应速率。
测定焦炭反应性可以帮助冶金行业选择最佳的焦炭用于高温反应过程。
下面是焦炭反应性测定的一般工艺流程:1. 样品制备:从不同生产批次或不同炉品的焦炭样品中,随机选取一定数量的焦炭块。
然后将块状焦炭样品粉碎成适当的粒度。
为了保证测试结果的准确性,应该选择均匀粒度的焦炭样品。
2. 焦炭与反应介质接触:将焦炭样品与反应介质接触,反应介质可以是气体或液体。
常用的反应介质有二氧化碳、水蒸汽、氧气等。
接触的方式可以是将焦炭样品与反应介质一起放入高温炉中,或者将焦炭样品浸泡在反应介质中。
3. 高温反应:将焦炭样品与反应介质一起置于高温区域内进行反应。
高温一般在800摄氏度到1500摄氏度之间。
所选择的温度应该是工业应用条件下的温度。
反应时间也需要考虑,一般为几分钟到几小时。
4. 结果分析:测定反应后的焦炭样品的重量损失或者产物的生成量,以评估焦炭的反应性。
重量损失或者产物生成量越大,说明焦炭的反应性越高。
5. 实验重复:为了确保测定结果的准确性和可靠性,应该进行多次实验重复。
不同时间、温度、反应介质等条件下进行多次测定。
6. 数据处理和结果报告:将多次实验结果进行平均,得出焦炭的平均反应性。
最后将实验过程和结果报告给用户或者相关部门。
需要注意的是,在焦炭反应性测定过程中,应该控制实验条件,使其尽量接近实际工业生产条件。
同时,还要注意实验设备的选择和维护,避免对实验结果的影响。
总之,焦炭反应性测定是一种用于评估焦炭反应活性的方法,通过一系列工艺流程对焦炭样品进行处理和测试。
这些工艺流程包括样品制备、焦炭与反应介质接触、高温反应、结果分析、实验重复、数据处理和结果报告等步骤。
通过这些步骤可以得到焦炭的反应性评估结果,为冶金行业的生产过程提供参考。
焦炭反应性
焦炭反应性
炭素在高温(700~1000℃)下可以发生化学反应,这种反应被称为焦
炭反应性。
基本上,焦炭反应性指的是碳团与氧分子之间的化学反应,根
据反应的氧化性可分为半氧化碳和完全氧化碳。
当温度升高,且具有一定
的氧化剂场景时,碳团可以开始氧化,碳-氧化合物(CO、CO2等)就会
逐渐形成。
实际上,一些特殊的条件下,碳可以被完全氧化,形成二氧化
碳和水等化合物。
焦炭反应性对其他反应性材料有重要的意义,例如在电
化学膜构建中,碳表面化学反应性是影响电化学膜结构和性能的关键因素。
3-焦炭反应性与反应后强度测试及其应用20200423
I型转鼓 20r/min×30min
JIS转鼓
煤科 150r
罗加转鼓
ASTM转鼓
IRSID转鼓
德国矿山研究 所
块焦 70kg CO2、N2
— 1050±10℃
米库姆转鼓
中国(GB4000)
23-25
200g
CO2
5L/min 1100℃
2h I型转鼓 20r/min×30min
3.4、实验方法与高炉内真实情况对比
焦化 粉高炉用焦炭,高反应性焦炭并不影响大型高炉顺行(如八钢所用艾维尔沟煤)。
3 质与 高炉炼铁过程中,焦炭反应性与铁矿石的还原性之间具有较好的耦合性时,才能取
得较好的冶炼效果。
煤
院
高炉内焦炭溶损反应除了与焦炭本身性质有关外,还与温度、气体组成、碱金属循
4 煤科 环、铁矿石还原提供CO2的能力等密切相关,焦炭反应性及反应后强度并没有准确
1.2、高炉炼铁过程
堂
• 从高炉上益部讲装入含铁炉料、燃料和
熔究剂所向公下运动;
质与焦化•研下的高部温鼓还入原空性气ห้องสมุดไป่ตู้燃体烧向燃上料运,动产;生大量
煤科院煤
• 炉料经过加热、还原、熔化、造渣、 渗碳、脱硫等一系列物理化学过程,
最后生成液态炉渣和生铁。
1.3、焦炭在高炉中的主要作用
堂
讲 高炉使用燃料主要包括高炉上部加入的焦炭以及从风口喷吹的固体燃料煤粉(无烟煤、烟煤、干熘煤)
2.1、焦炭热性能的主要影响因素分析
堂
讲
益
+
究所公
原料煤
质与焦焦炉化加研热
焦炭
煤
∴焦炭质量由煤科原院料煤特性和炼焦工艺条件共同决定
2.2、煤的形成
焦炭热反应性试验误差的分析
该试验仪器有自动和手动两种操作模式 ,选择 自动时 ,因仪器各参数都已经过严格设定 ,气体切换 时间控制准确 ,对试验无不良影响 。选择手动时 ,当 料层温度达到 400 ℃,必须通上 N2 ,防止焦炭烧损 ,
表 2 粒度对试验结果的影响
编号
粒数Π个
CRIΠ %
CSRΠ %
1
48
26. 33
64. 06
2
50
27. 02
63. 31
3
52
28. 25
61. 60
4
53
28. 30
61. 02
5
54
28. 46
60. 14
6
56
29. 46
59. 94
由表 2 可以看出 ,由于试样粒度逐渐减小 ,质量
0
5
1. 2 试样来源 采用安钢焦化厂老炼焦和三炼焦生产样 ,入炉
试样质量为 200 ±0. 5g。 1. 3 测定方法
1) 焦炭反应性 (CRI) 。把焦炭试样置于反应器 中 ,放入电炉恒温区内 ,在 1100 ℃时与 CO2 反应 2h 后 ,以损失的焦炭质量占反应前焦炭总质量的百分 数表示 :
%)
=
m2 m1
×100
式中 : m2 ———转鼓后大于 10mm 粒级的焦炭质量 。
1. 4 试验方案
在其他条件一定时 ,分别考察粒度 、密度 、反应
温度 、时间 、CO2 流速对结果的影响 。
焦炭热强度的测定知识点解说
焦炭热强度的测定知识点解说(一)方法原理称取一定质量的焦炭试样,置于反应器中,在(1000±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反应性(CRI%)。
反应后的焦炭经Ⅰ型转鼓试验后,大于10mm粒级焦炭占反应后焦炭的质量分数,表示反应后强度(CSR%)。
(二)仪器设备1.电炉2.反应器3.Ⅰ型转鼓(1)鼓体用Φ140mm、厚度5~6mm的无缝钢管加工而成。
(2)减速机速比为50(WHT08型)。
(3)电机0.75kw,910 r/min(Y905-6)。
(4)转鼓控制器总转数600转,时间3min。
4.二氧化碳供给系统(1)二氧化碳钢瓶及氧压表。
钢瓶内二氧化碳含量大于98%。
(2)转子流量计:0.6m3/h。
(3)洗气瓶:容积500mL,内装浓硫酸(ρ=1.84g/mL)。
(4)干燥塔:容积500mL,内装无水氯化钙。
(5)缓冲瓶:容积6000mL。
5.氮气供给系统(1)氮气钢瓶及氧压表。
钢瓶内氮气含量大于98%。
(2)转子流量计:0.25 m3/h。
(3)洗气瓶:容积500mL,内装焦性没食子酸的碱性溶液。
配制方法:5g焦性没食子酸溶于15mL水,48g氢氧化钾溶于32mL水,两者混合。
配制时注意防止空气氧化。
(4)干燥塔:容积500mL,内装无水块状氯化钙。
(5)当使用高纯氮气(氮含量99. 99%)时,洗气瓶及干燥塔均不霈要。
6.精密温度控制装置温控范围:0~1600℃,精度±0.5℃,不带隔离变压器。
7.气体分析仪简易的气体分析仪或其他准确测定二氧化碳含量的仪器。
8.圆孔筛Φ18mm,Φ15mm,Φl0mm,Φ5mm,Φ3mm,Φ1mm各一个,筛框直径200mm。
Φ21mm和Φ25mm各一个,筛面400mm×500mm,按圆孔筛规定制做。
9.干燥箱工作室容积不小于0.07m3。
最高温度:300℃。
10.架盘天平最大称最500g,感量0.5g。
焦炭反应性及反应后强度试验中应注意的几个问题
收稿日期:2006-06-07申晓瑗(1962~ ),工程师;650211 云南省昆明市。
焦炭反应性及反应后强度试验中应注意的几个问题申晓瑗 董旭滨(昆明焦化制气厂检测试验中心)Several problems of measuring coke reactivity and post 2reaction strengthShen Xiaoyuan Dong Xubin (Kunming Coking and gas making factory ) 焦炭反应性及反应后强度,是评价焦炭热性质的重要指标,对高炉冶炼影响很大。
近年来随着高炉大型化,这两指标越来越受到人们的重视,许多国家根据本国资源和技术需要制定了不同的测试方法,并用相应指标控制焦炭质量。
我国于1983年就制定了国家标准,并于1996年进行了修定,随着钢产量的飞速发展G B4000几乎已被所有企业接受,焦炭反应性及反应后强度测定已成为企业的日常工作。
但是由于试验条件掌握不好,两指标的测定值相差较大,影响了对焦炭质量的评价。
根据几年来的工作经验,提出几个测定中应注意的问题,供大家参考。
1 在取样和制样的过程中除了严格按照国家标准去做以外,还应使焦样的粒度和形状尽量接近 G B/T4000-1996修订了G B4000-83中的制样方法,改人工调制焦球为机械制样,焦样粒度由 19~21改为 21~25,不但范围有所扩大,焦块形状也不如老标准严格。
由于焦块粒度和形状对反应性有一定影响,粒度范围宽,形状变化大,必然会使试验数据分散。
因此在最后选取试样时一定要选择粒度相近的焦块,焦块粒度尽可能在 23左右。
最简单的办法除了目测看大小是否均匀外,每次试验不但要保证试样重量符合标准,还一定要使试样的焦块数目相等。
一般情况下普通冶金焦可取42块,捣固焦可取39块,每次试验都要如此。
装100mm 厚高铝球时要装平,装焦块时也要装均匀装平。
为防止试验过程中焦样丢失,影响试验的准确性,试验做完后,要重新数一数焦块数目,看与装入数目是否一致。
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。
焦炭反应性和反应强度
焦炭反应性
一定块度的焦炭在规定条件下与二氧化碳等气体反应后,焦炭质量损失的百分数。
焦炭热强度是反应焦炭热态性能的一项机械强度指标(CSR%)。
它表现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,抵抗破碎和磨损的能力。
焦炭的热强度有多种测定方法,方法一是热转鼓强度测定。
测量焦炭的热转鼓强度,一般是将焦炭放在有惰性气氛的高温转鼓中,以一定转速旋转一定转数后,测定大于或小于某一筛级的焦炭所占的百分率,以此表示焦炭热强度。
方法二是称取一定200g焦炭试样,置于高温反应器中,把高温反应器置于焦炭反应性测定仪中,按启动键设备开始按程序升温,等温度升到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%)。
高温反应后的焦炭经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%)。
(最新国标执行方法是方法二,标定设
备:PL-500F焦炭反应性测定仪)
焦炭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和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。
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间的反应相类似的规律,因此大多数国家都用焦炭与二氧化碳的反应特性评定焦炭反应性(CSR%)。
中国标准GB/T4000-2008规定了焦炭反应性及反应后强度试验方法。
其做法是使焦炭在1100±5℃高温下与二氧化碳发生反应,然后测定反应后焦炭失重率及其机械强度。
焦炭反应性及反应后强度测定中应注意的问题
焦炭反应性及反应后强度测定中应注意的问题【摘要】焦炭反应性和反应后强度是指导高炉生产的重要指标,但焦炭反应性及反应后强度测定中测定结果受试样加工、反应温度及保护气体流量等因素的影响都很大。
所以,如何控制好这些因素,使测定结果能正确指导生产,是人们一直关心的问题。
本文通过大量实验数据,总结出焦炭反应性及反应后强度测定中应注意的事项。
【关键词】反应性和反应后强度;样品形状;升温速度;反应温度;气体流量焦炭反应性和反应后强度是指导高炉生产的重要指标,近年来,高炉炼铁越来越大型化,此项指标可较好的反映焦炭的热性能情况以及在高炉中的骨架作用,指导焦炭的生产和高炉使用焦炭[1]。
在钢铁产量快速发展的今天,焦炭反应性及反应后强度测定已成为钢铁企业分析检验部门的日常工作。
随着钢铁企业之间竞争的日益加强,GB/T4000-2008[2]已被许多企业采用,但由于不同的操作人员对实验条件的掌握不尽相同,影响了对焦炭质量的评价。
本文通过丰富的实验数据,总结出焦炭反应性和反应后强度测试中需要注意的问题。
1.在制样过程中,应尽量选取接近球形的样品来试验GB/T4000-2008修定了GB/T4000-1996中的制样方法,焦样粒度由φ21 25改为φ23 25,焦炭样品的粒度范围缩小了,使所取焦炭样品粒度更接近,使试验结果更准确。
但对试样的具体形状,没做严格要求,这样一来,不同的试验者选取试样的标准不一样,导致试验结果相差较大。
通过大量实验发现,如果在筛子上的样品试验者不认真挑选,所取的片状焦过多,就会使测得的反应性偏高,反应后强度偏低。
片状焦越多,焦炭反应性偏高越多,焦炭反应后强度偏低得越多。
而所选的焦炭越接近球形,所测得的反应性及反应后强度值越接近真实值。
2.升温速度要按要求进行,反应温度要严格控制通过试验发现,升温速度太快或太慢都会影响反应结果,一般升温时间在100min附近最好,升温速度过快,就会在保护气对焦炭没保护好之前,焦炭由于温度过高而与氧气发生反应,使测得的反应性严重偏高,反应后强度结果严重偏低。
块焦炭反应性和反应后强度检验稳定性的探讨
块焦炭反应性和反应后强度检验稳定性的探讨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。
标签: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。
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焦炭反应性及反应后强度试验方法1 范围本标准规定了测定焦炭反应性及反应后强度试验方法的原理、试验仪器、设备和材料、试样的采取与制备、试验步骤、试验结果的计算及精密度。
本标准适用高炉炼铁用焦的焦炭反应性及反应后强度的测定,其他用途焦炭可参照执行。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB/T1997-1989 焦炭试样的采取和制备GB/T2006-1994 冶金焦炭机械强度的测定方法3 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%)。
反应后焦炭,经I型转鼓试验后,大于10mm粒级焦炭占反应后焦炭的质量百分数,表示焦炭反应后强度(CSR%)。
4 试验仪器、设备和材料4.1 电炉电炉用电炉丝、碳化硅或其它能满足试验要求的加热元件加热均可。
4.1.1 底部封闭式加热电炉炉体结构如图1。
图1 图21 高铝外丝管2 铁铬铝炉丝3、4 轻质高铝砖 1 炉壳2、3、4 轻质高铝砖5绝缘子5 炉壳6 脚轮7 炉盖8绝缘子 6 炉盖7 硅碳棒8炉脚9 反应器支架炉膛内径140mm,外径160mm,高度640mm(高铝质外丝管)。
加热元件:使用碳化硅加热器或者电炉丝,前者的使用寿命较长,后者的使用寿命较短,而且更换麻烦。
使用电炉丝时的电炉安装要点:炉壳底部封闭,上口敞开,预先在底板上装好脚轮。
在底部铺一层耐火砖,将绕好电阻丝的外丝管立放于底板正中。
在外丝管与炉壳间隙之间,填充轻质高铝砖预制件(由标准尺寸的轻质高铝砖切制)或者保温棉,炉丝由上下两端引出,与固定在炉壳上的绝缘子相联接。
炉丝引出部分用单孔绝缘管保护好,切忌相互搭接,以免造成短路。
控温电偶插入反应器中央,将电炉与控温仪及电源接好。
每一台电炉安装完毕即测定恒温区,使炉膛内1100±5℃温度区长度不小于150mm。
使用碳化硅加热元件时的安装要点:可以使用硅碳管或者6到8根硅碳棒,接线时尽量在加热元件的同一端接电源,同时要注意露出的接线端的绝缘保护,防止触电。
4.1.2 底部开口加热电炉炉体结构如图2。
炉膛:180 mm×180mm ,高600mm(炉壳)。
加热元件:U型硅碳棒,四支,四面炉膛各一支。
电炉安装要点:炉壳底部开口,保证高铝反应管能够通过,上口敞开;底部下反应器支架中间开小孔,使进气管口能够通过,底板用脚支撑。
在底部铺一层耐火砖,用标准尺寸的轻质高铝砖砌制炉膛,周围填充保温材料。
炉膛顶部开四个孔,放置硅碳棒。
硅碳棒连接线与固定在炉壳上的绝缘子相联接,盖好上盖。
控温电偶插入反应器中央,将电炉与控温仪及电源接好,每一台电炉安装完毕即测定恒温区,使炉膛内1100℃±5℃温度区长度大于150mm。
4.2 反应器反应器为耐高温合金钢反应器或高铝质反应器。
4.2.1 耐高温合金钢反应器结构如图3,由耐高温合金钢制成(GH23或GH44)。
图3 图41 中心热电偶套管2 进气管3 排气管1中心热电偶插孔 2 进气管 3 排气管4 盖子5 底座4.2.2 高铝质反应器结构如图4,由耐高温刚玉管和耐高温合金钢(GH23或GH44)制作。
反应筒用耐高温刚玉管,上盖下底用耐高温合金钢制作。
与硅碳棒加热电炉配置。
此反应器也可全用耐高温合金钢(GH23或GH44)制作。
4.2.3 电炉与反应器组装图电阻丝加热电炉与耐高温合金钢反应器组装图,如图5。
碳化硅加热电炉与高铝质反应器组装图,如图6。
图5 图61 反应器2 控温热电偶3 电炉 1 反应器 2 控温热电偶 3 电炉4 进气孔5 排气孔 4 进气孔 5 排气孔4.3 反应后强度试验设备4.3.1 I型转鼓:装置如图7。
转速20 r±1.5r/min。
4. 3. 1. 1 鼓体:用外径140mm,厚5mm~6mm的无缝钢管加工而成。
鼓内净长度700mm,鼓盖厚5 mm~6mm。
4.3.1.2 减速机:速比50。
4.3.1.3 电机:0.75kW,910r/min。
4.3.2 转鼓控制器:总转数600r,时间30min。
图71 鼓体2 马达3 减速机4 机架4.4 二氧化碳供给系统4.4.1 二氧化碳钢瓶及带加热二氧化碳流量计。
钢瓶内二氧化碳含量达99.99%。
4.4.2 流量计:0.6 M3/h。
4.4.3 二氧化碳含量达不到要求时,可以使用附录B中二氧化碳净化措施进行二氧化碳的净化。
4.5 氮气供给系统4.5.1 氮气钢瓶及氧压表。
钢瓶内氮气含量达99.99%。
4.5.2 流量计:0.25m3/h。
4.5.3 氮气含量达不到要求时,可以使用附录B中氮气净化措施进行氮气的净化。
4.6 精密温度控制装置温控范围0℃~1600℃,精度0.5级。
4.7 圆孔筛φ10mm一个,筛框有效直径φ200mm。
φ25mm和φ23mm各一个,筛面400mm×500mm,按GB/T2006中第4.2条圆孔筛规定制做。
4.8 干燥箱工作室容积不小于0.07M3。
最高使用温度:300℃。
4.9 天平最大称量500g,感量0.5g。
4.10 铂铑—铂热电偶直径0.5mm,长度650mm。
高铝质热电偶保护管 A φ7×5×400(mm)高铝质双孔绝缘管 D φ4×1×400(mm)高铝质单孔绝缘管 C φ1×0.6×10(mm)4.11 筛板材质为耐高温合金钢(GH23或GH44),厚2mm~5mm,直径79mm,其上均匀钻直径3mm的孔,孔间距离5mm。
4.12 高铝球直径20mm。
4.13 托架托架如图8。
材质Q235A,三个支管材质为1Grl8Ni9Ti。
图84.14 反应器支架承放反应器,尺寸、形式自定。
5 试样的采取与制备5.1 按GB/T1997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、φ23mm圆孔筛筛分,大于φ25mm的焦块再破碎、筛分。
取φ23mm筛上物,去掉薄片状焦和细条状焦,保留较厚片状焦和较粗条状焦,并将较厚片状焦和较粗条状焦用手工修整成颗粒状焦块,用φ23mm圆孔筛筛分后与未经过修整的颗粒状焦块混匀。
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。
试验焦炉的焦炭可用40mm~60mm粒级的焦炭进行制样5.2 将制好的试样放入干燥箱,在170℃~180℃温度下烘干2h,取出焦炭冷却至室温,称取200g±0.5g 待用。
6 试验步骤试验流程如图9。
图91 二氧化碳钢瓶2、4 流量计3氮气钢瓶5 三通活塞6 精密温度控制装置7热电偶8 托架9 反应器10 电炉11 试样6.1 将反应器置于炉内,平放筛板,在反应器底部铺高铝球,以确保焦炭装入时反应器内的焦炭层处于电炉恒温区内。
6.2 当使用耐高温合金钢反应器时,反应器倾斜装入已备好的焦炭试样200 g±0.5g,并记录焦块颗粒数。
将与上盖相连的热电偶套管插入料层中心位置,然后将该反应器直立,用螺丝将盖与反应器筒体固定。
将反应器置于炉顶的托架上吊放在电炉内,托架与电炉盖间放置石棉板隔热。
在反应器法兰四周围上高铝轻质砖(用标准尺寸高铝轻质砖切成,尺寸随意),减少散热。
6.3 当使用高铝质反应器时,装入已备好的200 g±0.5g焦炭试样约一半的颗粒,然后插入热电偶套管,再装入另一半焦炭,将热电偶套管穿过反应器盖子上的中心孔,盖上反应器盖子。
四周围上保温棉,减少散热。
6.4 将测温热电偶插入反应器热电偶套管内(热电偶用高铝质双孔绝缘管及高铝质热电偶保护管保护)。
6.5 将反应器进气管、排气管分别与供气系统、排气系统连接。
检查气路,保证严密。
6.6 接通电源,用精密温度控制仪调节电炉加热。
先用手动调节,电流由小到大,在15min之内,逐渐调至最大值。
然后将按钮拨到自动位置。
当料层中心温度达到400℃时,以0.8L/min的流量通氮气,保护焦炭,防止其烧损。
6.7 当料层中心温度达到1050℃时,接通带预热装置的二氧化碳减压表的电源插头,预热二氧化碳气瓶出口处,保证二氧化碳气体稳定流出。
当料层中心温度达到1100℃时,切断氮气,改通二氧化碳,流量为5L/min,反应2h。
通二氧化碳后料层温度应在5min~l0min内恢复到1100℃±5℃。
6.8 反应2h,停止加热。
切断二氧化碳气路,改通氮气,流量控制在2L/min。
6.9 当使用耐高温合金钢反应器时,拔掉排气管,将反应器从电炉内吊出,放在支架上继续通氮气。
(当使用刚玉质反应器时,反应器仍然置于炉内,自然冷却至室温。
)6.10 至反应器中的焦炭冷却到100℃以下,停止通氮气。
打开反应器上盖,倒出焦炭,称量质量、记录。
6.11 将反应后的焦炭全部装入I型转鼓内,以20r/min的转速共转30 min。
总转数为600r。
然后取出用φ10mm圆孔筛筛分、称量筛上物质量、记录。
6.12 实验原始数据按附录A中焦炭反应性及反应后强度试验记录表所示的格式记录。
7 试验结果计算7.1 焦炭反应性焦炭反应性指标以损失的焦炭质量占反应前焦样总质量的百分数表示。
焦炭反应性CRI% 按(1)式计算CRI(%)=(m-m1)/m×100% (1)式中:m—焦炭试样质量,g;m1—反应后残余焦炭质量,g。
7.2 反应后强度反应后强度指标以转鼓后大于10mm粒级焦炭占反应后残余焦炭的质量百分数表示。
反应后强度CSR% 按(2)式计算:CSR(%)=m2/m1×100% (2)式中:m2—转鼓后大于10mm粒级焦炭质量,g。
8 精密度8.1 焦炭反应性CRI及反应后强度CSR的重复性r不得超过下列数值:CRI:r≤2.0%,CSR:r≤2.5 %8.2 焦炭反应性及反应后强度的实验结果均取平行实验的算术平均值。
附录 A(规范性附录)焦炭反应性及反应后强度试验记录表附录 B(规范性附录)二氧化碳、氮气气体净化装置1 二氧化碳气体净化装置洗气瓶:容积500mL,内装浓硫酸(p=1.84g/mL)。
干燥塔:容积500mL,内装无水氯化钙。
缓冲瓶:容积6000Ml。
2 氮气气体净化装置洗气瓶:容积500mL,内装焦性没食子酸的碱性溶液。