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。

所测某公司焦炭CRI大部分在24%～28%，平均值为26.13%；CSR大部分在63%～69%，平均值为65.67%，某公司自产焦炭冶金焦的热态性能基本可满足高炉炼铁对焦炭质量的需要。

三、焦炭冷态强度与热态性能的比较
1、焦炭冷态强度与热态强度对高炉影响比较M40和M10是反映焦炭冷态性能的重要指标。

焦炭有较高的M40和较低的M10，有利于提高炉内块状带的透气性，改善炉况的顺行程度。

实践证明，焦炭M40每变化±1%，产量变化±（1.22～1.43）%，综合焦比变化±（0.57～0.61）%，而M10对高炉冶炼过程的影响更大，因此，在提高M40的同时须保证M10得到有效控制。

焦炭反应后强度CSR值每变化±1%，产量变化±（0.52～0.58）%，综合焦比变化±0.32%。

2、焦炭冷态强度与热态强度之间的关系。

为了研究冷态强度与热态性能之间的关系，对检测数据进行了比较。

焦炭的M40和耐磨强度M10与热态性能CRI和CSR之间没有明显的相关关系。

焦炭冷强度
指标好的，其热态强度并不一定好。

在对焦炭产品的质量检测中发现，焦炭的机械强度合格，并不代表焦炭的热反应性好。

所以，企业应在保证焦炭的冷态强度合格的同时，更关注焦炭的热态性能指标。

四、影响焦炭热态性能的几个因素
1、焦炭水分对焦炭热态性能的影响。

为了解水分对焦炭热性能的影响，对焦炭的反应性、反应后强度及水分含量指标进行了测试，并分别进行相关分析和回归分析。

焦炭水分含量与CRI、CSR指标都具有一定的相关性。

这与理论分析相吻合，由于焦炭水分波动引起入炉干焦量变化，即焦炭真实负荷的波动，故水分稳定比水分值本身更重要，且含水分过高焦粉黏附在焦块上不易筛除而带入高炉，对焦炭质量不利，影响筛分和高炉透气性。

水分每增加1%将增加高炉焦炭用量1.1%～1.3%。

焦炭含水量超过4%，则炉尘量明显上升，高炉顺行变差。

故水分稳定在较低水平上可提高焦炭的热性能指标。

2、熄焦方法对焦炭热性能的影响.为了对比不同的熄焦方法对焦炭热性能的影响，分别从某焦化厂焦炉下取未喷水的干熄焦和对型钢原料管带上取喷水的湿焦进行了检验。

检验结果得出，干熄焦的反应后强度比湿焦的要提高了5.36%，反应性也下降了3.92%。

因为干法熄焦不仅可回收红焦的显热，还可改善焦炭质量，并减少湿法熄焦对大气的污染。

在配比相同且炼焦条件不变的情况下，干熄焦的热性能要比湿熄焦的热性能明显改善。

3、配煤结构对焦炭热性能的影响.为了解煤种及配煤结构对焦炭性能的影响，统计了某公司生产中应用不同配比的试验数据，（1）相
关分析.用MINITAB软件对统计出的数据进行相关分析。

焦煤与肥煤具有正相关性，相关系数达到0.586，回归分析方程为：肥煤（%）=13.1+0.191焦煤（%）；气煤与焦煤具负相关性，相关系数达到0.640，经回归分析，回归方程为：焦煤（%）=48.5-0.716气煤（%）；其他煤之间也有不同程度的相关性，交互作用复杂，相互影响，配煤时应综合考虑。

（2）多因子方差分析.用MINITAB软件分析，去掉不显著因子（P大于0.05）
配煤对焦炭质量的影响显著。

对于大型高炉所要求的高质量焦炭，胶质层厚度不应低于16～20MM。

对焦炭的热性能指标，反应性以焦煤、肥煤、瘦煤影响显著，反应后强度以焦煤和瘦煤影响显著，应根据炼焦煤资源情况，通过优化配煤生产出大型高炉用的焦炭，开展炼焦用煤系统及优化配煤改进焦炭质量的研究，提高配合煤黏结性、降低其碱金属含量及碱度指数，从而降低反应性，提高反应后强度。

通过配型煤炼焦可使焦炭M40提高1%～3%，M10降低2%～4%，CSR提高1%～10%。

结束语
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。

对影响焦炭热性能指标的水分、熄焦方式及配煤结构等因素进行了试验研究，指出焦炭水分稳定在较低水平上可以提高焦炭的热性能。

干法熄
焦可以显著改善焦炭的热性能。

验证了配煤结构及煤质性能对焦炭热性能有根本影响。

参考文献：
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