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。
焦炭性能对高炉冶炼的影响
北京科技大学冶金与生态工程学院
孔德文
1 对焦炭的要求
焦炭在高炉内起四个作用： ① 热源 风口前燃烧放热9800KJ/KgC，扣除焦炭自身 灰分造渣耗热和脱硫耗热，每Kg焦炭在炉内净供热 q=9800C 焦 -2760A 焦 -20000S 焦 ，如果将燃烧焦炭用热 风 （ 1100±50℃ ） 带 入 热 量 也 计 算 在 内 ， 则 q=12200C焦-15290A焦-30770S焦； ② 还原剂 焦炭中C是直接还原的还原剂，高温氧化成 的CO是间接还原的还原剂； ③ 料柱的骨架 特别是在软熔带及其以下的区域，焦炭 是煤气流通过的唯一通道，是下部料柱的主体； ④ 渗碳 溶入生铁。
60-80 20.2 —— —— ——
40-60 55.74 44.87 42.21 34.64 56.84 40.03
40-60 49.5 22.8 29.3 12.1
25-40 12.8 14.63 37.15 31.09 29.46 35.71
25-40 16.8 42.82 62.6 61.2
机械剥落 耐火砖膨胀受外部束缚产生应力造成的
结构剥落 由于炉渣等渗透耐火砖本身物理化学性能变化而造成的。 上个世纪的研究表明炉身下部炉墙砖衬破损的因素分别是碱-40%；C、Zn、SiO-20%； 磨损10%；热震10%；导热性差10%；炉渣侵蚀5%。 因此必须控制边缘气流发展，使耐火砖衬表面温度在渣皮熔化温度以下1200℃，而要控 制边缘气流有需要精料作为基础。
2.1 对高炉顺行的影响
③软熔性能 在软熔带影响软熔层数n，软熔层的宽度B，
在这个区域特别重要的是焦炭的空隙度及焦炭层的厚度
④渣量 决定滴落带内的ht，滞留量，炉渣除了其数量外
焦炭搭配对高炉块状带含铁炉料还原的影响
２ ０ １ ４年 ０ ２月
矿 冶 工 程
ＭＩ ＮＩ ＮＧ ＡＮＤ Ｍ ＥＴＡＬＬＵＲＧＩ ＣＡＬ ＥＮＧ矾 ＥＥＲ Ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎ ｏ１ Ｆｅ ｂ ｒ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０１ ４
焦炭 搭 配对 高炉 块 状 带含 铁 炉 料 还原 的影 响①
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｆ ０ ４ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ — ６ ０ ９ ９ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ９ 文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ６ ０ ９ ９ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １ — ０ ０ ７ ０ ＂ ｏ ４
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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%。
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 ， 佘盈 昌 ， 吴铿
（ 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
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 Ｃ Ｏ ， 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
ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｙ ｃ ｏ ｋ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｙ ｃ ｏ ｋ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ Ｓ ｏ ｂ — ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｉ ｃ ｒ ０ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ Ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｋ ｅ ｄ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ＢＦ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ． ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｏ ｔ ｒ ｏ ｐ ｉ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ＣＯ，ｉ Ｓ ｆ ａ ｓ ｔ ． Ｂｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ． ｔ ｈ ｅ Ｃ Ｓ Ｒ ｏ ｆ ｃ ｏ ｋ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｓ ａ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ Ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｈ ｉ ｇ ｈ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ． ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｋ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ＢＦ ｏ ｆ Ａｎ ｇ ａ ｎ ｇ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ １ ａ ｎ ｄ ２ Ｂ Ｆ ．ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｋ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ＢＦ ｏ ｆ Ａｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｋｅ ｖ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ｏ ｋ ｅ ； ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｙ ｃ ｏ ｋ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ； Ｃ ＲＩ ； ＣＳ Ｒ
焦炭在高炉内的劣化行为及高炉冶炼对焦炭的质量要求
焦炭在高炉内的劣化行为及高炉冶炼对焦炭的质量要求摘要：高炉冶炼中的燃料主要是焦炭和喷吹用煤粉，焦炭在高炉冶炼中起到发热剂、还原剂、渗碳剂和骨架的作用。
随着高炉冶炼技术的进步，喷煤量不断提高，大部分焦炭的发热剂和还原剂功能逐渐被煤粉随代替，但对焦炭的骨架作用提出了更高的要求，焦炭质量成为喷煤量提高的限制性因素。
着重分析焦炭在高炉内的劣化行为对加深焦炭在高炉内部物理化学变化状态的认识有着重要的作用，给高炉生产者关注、分析焦炭质量提供定量参考。
高炉冶炼中的燃料主要是焦炭和喷吹用煤粉，焦炭在高炉冶炼中起到发热剂、还原剂、渗碳剂和骨架的作用。
随着高炉冶炼技术的进步，喷煤量不断提高，大部分焦炭的发热剂和还原剂功能逐渐被煤粉随代替，但对焦炭的骨架作用提出了更高的要求，焦炭质量成为喷煤量提高的限制性因素。
因此，本文着重分析了焦炭在高炉内的劣化行为及高炉冶炼对焦炭的质量要求，希望本文对此研究能够有助于自己和企业对焦炭质量进一步了解。
关键词：焦炭，高炉，劣化，质量一．冶金焦炭的性能与用途1.1 冶金焦炭的性能焦炭是经炼焦过程即煤料在隔绝空气的条件下，从室温加热到1000±50℃经干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段而形成的。
焦炭按其用途可分为冶金用焦、气化用焦、碳素材料用焦等。
一般来说，如无特别指明，焦炭均指冶金焦炭。
焦炭的主要性能指标如下：1.1.1 焦炭平均粒度与粒度分布焦炭平均粒度和粒度分布指标是通过对焦炭的筛分得到的。
该指标对高炉稳定操作和高产很重要。
根据高炉容积、所用原料情况及高炉操作制度，对焦炭平均粒度有不同的要求。
一般来讲，炉容大、喷吹煤时，希望粒度大些，粒度分布尽可能窄。
1.1.2 焦炭的机械强度焦炭的机械强度是冷态性能的一个关键指标。
它的测试方法是取50kg、粒度>40mm的试样经米库姆转鼓100转后，分析焦炭的筛分组成。
转鼓后>40mm的焦炭占试样总重的百分数称为M40，转鼓后<10mm的焦炭占试样总重的百分数称为M10。
焦炭反应后强度对高炉操作和不同焦炭的影响
Ｃ的反应率比焦炭 Ｆ的低 些。就小块焦 而言 ， 由 于孔隙的增加可使焦炭 Ｃ 具有更高的反应率。
强烈 。
由于 Ｃ Ｓ Ｒ 值与反应速率有关， 所以此值也取 《 时 刨 ｏ 一 ∞ 决于焦炭孔隙度。图 ３ ４ 和 所示的焦炭孔黥度是 通过将水银柱压力升高到 ２０ ｌ ａ ０ × Ｐ 测得的。
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４
采 用一种 较好 的相 关方法 已观察 到一 种总 的
趋势（ 见图 ２ ， ）尽管变化 范围较大， 但这种趋势仍 可以解释 Ｃ Ｉ Ｉ Ｒ和 Ｓ Ｏ反应率回归系数相 当低的原
和 １５ ０℃下进行 １ 的米库姆（ ｕ ） ０ ， ５ 眦 Ｍ 转鼓试验，
ｈ ｅｒ ｌ ｉ １ 高温分解中心进行了 １ 铁箱试验。 凸日 Ｉ ０ ｇ 表２ 列出了不 同的结果。就块焦而言 ， 焦炭
维普资讯
董 ．炭 反 应后 强度 对 高炉操作 和不 同． 曲Ｉ响 董炭 ｊ
３ 反应状态
３ １ 焦炭牲度 的作用 ．
在以往的研究中， 气化温度通过提高反应率， 可
Ｃ
能已 影响到焦炭的分类。在反应率试验 中， 所用试 样的温度以及粒度的不同都自得出 不同的结果。 焦炭 ｃ和 Ｆ的反应 率是 采用不 同温度 和下
列 方法进行 比较 的 。
围 １ Ｃ Ｒ与 Ｃ Ｉ 关系 【 ｚ ． ｌ Ｓ Ｒ的 ＿０９
因。
。 — — 西 —弼 — — 矿 占 — － — 矿 — — — —
气孔量 ／ｍ． ａ ’ ｇ
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。
(整理)块焦炭反应性操作规程.
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、实验仪器、设备和材料、试样的采取与制备、实验步骤、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/T 1997焦炭试样的采取和制备GB/T 2006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2h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，以大于10mm粒级焦炭占反应后焦炭的质量分数表示焦炭反应后强度（CSR）。
4 实验仪器、设备和材料4.1 电炉电炉用电炉丝、碳化硅或其他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所示。
单位为毫米炉膛内径140mm，外径160mm；高度640mm（高铝外丝管）。
加热元件：使用碳化加热元件或者电炉丝。
使用电炉丝时的电炉安装要点：炉壳底部封闭，上口敞开，于现在底板上装好脚轮。
在底部铺一层耐火砖，将绕好的电阻丝的外室管立放于底板正中。
在外丝管与炉壳间隙之间，填充轻质高铝砖预制件（有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保管好，切忌相互搭接，以免造成短路。
控温电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。
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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
·17 ·
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