焦炭性質(zhì)的分析評(píng)價(jià)1.ppt

2019/9/16,1,焦炭性質(zhì)的分析評(píng)價(jià),第一章 焦炭在高爐內(nèi)的作用,2019/9/16,2,1.冶金焦的定義 2.焦炭的主要質(zhì)量指標(biāo) 3.焦炭的主要作用 4.焦炭在高爐內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程 5.不同高爐對(duì)焦炭的質(zhì)量要求 6.焦炭質(zhì)量國(guó)標(biāo),第一章 焦炭在高爐內(nèi)的作用,2019/9/16,3,1. 冶金焦的定義,煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過(guò)程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s）。由高溫?zé)捊沟玫降慕固坑糜诟郀t冶煉、鑄造和氣化。煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的經(jīng)回收、凈化后的焦?fàn)t煤氣既是高熱值的燃料，又是重要的有機(jī)合成工業(yè)原料。 冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統(tǒng)稱。由于90%以上的冶金焦均用于高爐煉鐵，因此往往把高爐焦稱為冶金焦。 鑄造焦是專用于化鐵爐熔鐵的焦炭。鑄造焦是化鐵爐熔鐵的主要燃料，其作用是熔化爐料并使鐵水過(guò)熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。因此，鑄造焦應(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。,2019/9/16,4,2. 焦炭的主要質(zhì)量指標(biāo),焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體（或孔孢多孔體）。主要質(zhì)量指標(biāo)有： 2.1 裂紋度 2.2 氣孔率 2.3 焦炭冷態(tài)強(qiáng)度 2.4 焦炭的灰分和硫分 2.5 焦炭的磷分 2.6 焦炭的揮發(fā)分 2.7 焦炭的篩分組成,2019/9/16,5,2.1 裂紋度,裂紋的多少直接影響到焦炭的粒度和抗碎強(qiáng)度，其指標(biāo)一般以裂紋度（指單位體積焦炭?jī)?nèi)的裂紋長(zhǎng)度的多少）來(lái)衡量。 焦炭裂紋形成的根本原因在于半焦的熱分解和熱縮聚產(chǎn)生的不均勻收縮，引起的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)焦炭多孔體強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致裂紋形成。,2019/9/16,6,2.2 氣孔率,衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標(biāo)主要用氣孔率（指焦炭氣孔體積占總體積的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，它影響到焦炭的反應(yīng)性和強(qiáng)度。不同用途的焦炭，對(duì)氣孔率指標(biāo)要求不同，一般冶金焦氣孔率要求在4045%，鑄造焦要求在3540%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低，與煉焦所用煤種有直接關(guān)系，如以氣煤為主煉得的焦炭，裂紋多，氣孔率高，強(qiáng)度低；而以焦煤作為基礎(chǔ)煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強(qiáng)度高。,2019/9/16,7,2.3 焦炭冷態(tài)強(qiáng)度,焦炭冷態(tài)強(qiáng)度通常用抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示。 焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來(lái)沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M25（ M40 ）值表示。 焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來(lái)摩檫力而不產(chǎn)生表面破碎形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。 焦炭的裂紋度影響其抗碎強(qiáng)度M25（ M40 ） 值，焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強(qiáng)度M10值。,2019/9/16,8,2.3 焦炭冷態(tài)強(qiáng)度,M25或M40和M10值的測(cè)定方法很多，我國(guó)多采用米庫(kù)姆轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。 用25（M25）、 60（M40）取樣過(guò)篩，并進(jìn)行手穿孔后，稱取篩上物50公斤試樣入鼓，轉(zhuǎn)4分鐘共轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)完成后，用孔徑為25mm或（40mm）和10mm的篩子篩分，大于25mm或40mm粒級(jí)的百分?jǐn)?shù)為M 25或M40值，小于10mm粒級(jí)的百分?jǐn)?shù)為M10值。 我國(guó)冶金焦規(guī)定的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法見(jiàn)表1。 表 1 焦炭轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)方法,2019/9/16,9,2.3 焦炭冷態(tài)強(qiáng)度,影響因素： 1、計(jì)時(shí)不準(zhǔn)，或轉(zhuǎn)數(shù)多少會(huì)影響結(jié)果的高低； 2、水份太大，會(huì)因焦粉沾到焦炭表面，導(dǎo)致M25（M40）偏高1-1.5%，M10偏低1%。一般要對(duì)焦炭烘干后100度烘2小時(shí)。 3、生焦會(huì)造成M10偏高，導(dǎo)致超標(biāo)。,2019/9/16,10,2.4 焦炭的灰分,焦炭的灰分大部分由SiO2和Al2O3組成?；曳诌^(guò)高的焦炭進(jìn)入高爐時(shí)，就要增加石灰石用量，以便使灰分變成熔渣，這就使高爐的生產(chǎn)效率降低，使高爐的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加 22.5%，因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。,2019/9/16,11,焦炭灰分的測(cè)定方法,1、原理：測(cè)定燃燒后剩余物質(zhì)量的百分含量。 2、用預(yù)先于81510灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿，稱取粒度小于0.2 mm并攪拌均勻的試樣0.5克（稱準(zhǔn)至0.0002g），并使試樣鋪平 。 3、將盛有試樣的灰皿送入溫度為81510的箱形高溫爐爐門(mén)口，在10min 內(nèi)逐漸將其移入爐膛恒溫區(qū)，關(guān)上爐門(mén)并使其留有約15mm的縫隙，同時(shí)打開(kāi)爐門(mén)上的小孔和爐后煙囪，81510下灼燒40分鐘。 4、用灰皿夾或坩堝夾從爐中取出灰皿，放在空氣中冷卻5min，移入干燥器中冷卻至室溫（約20min）稱量。,2019/9/16,12,焦炭灰分的計(jì)算,空氣干燥試樣的灰分按下式計(jì)算 Aad= m1/m100 式中：Aad空氣干燥煤樣的灰分產(chǎn)率，%； m1殘留物的質(zhì)量，g m試樣的質(zhì)量，g,2019/9/16,13,焦炭灰份,影響因素： 1、制樣過(guò)程中器具磨損，鐵屑進(jìn)入，使結(jié)果偏高（國(guó)標(biāo)規(guī)定應(yīng)在磨樣后用磁鐵進(jìn)行吸附后進(jìn)行分析），結(jié)果偏高； 2、在制樣過(guò)程如有礦石、鐵粉污染，造成結(jié)果偏高； 3、焦炭中混入矸石等； 4、配煤過(guò)程中配入高灰煤；,2019/9/16,14,2.6、焦炭的揮發(fā)分,揮發(fā)分的大小是衡量焦炭成熟度的一個(gè)指標(biāo)，根據(jù)焦炭的揮發(fā)分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發(fā)分大于1.8%，則表示生焦；揮發(fā)分小于 0.50.7%, 則表示過(guò)火，一般成熟的冶金焦揮發(fā)分為1%左右。 揮發(fā)分過(guò)高，意味著焦炭中生焦含量過(guò)高，焦炭的耐磨和抗碎性都差，對(duì)高爐操作不利；揮發(fā)分低，說(shuō)明焦炭過(guò)火了，焦炭易碎，在高爐操作中會(huì)落入爐渣內(nèi)，使排渣困難，高爐風(fēng)口易損壞。焦炭過(guò)碎使高爐料柱透氣性變差，易造成偏風(fēng)結(jié)瘤。,2019/9/16,15,焦炭揮發(fā)份的測(cè)定方法,原理：試樣中失去的物質(zhì)重量的百分含量。 用預(yù)先在900溫度下灼燒至質(zhì)量恒定的帶蓋瓷坩堝，稱取粒度為0.2mm以下空氣干燥煤樣10.01g，精確至0.0002g，然后輕輕振動(dòng)坩堝，使煤樣攤平，蓋上蓋，放在坩堝架上。 5.2將馬弗爐預(yù)先加熱至920左右。打開(kāi)爐門(mén)，迅速將放有坩堝的架子送入恒溫區(qū)并關(guān)上爐門(mén)，準(zhǔn)確加熱7min。坩堝及架子剛放入后，爐溫會(huì)有所下降，但必須在3min內(nèi)使?fàn)t溫恢復(fù)至90010，否則此試驗(yàn)作廢。加熱時(shí)間包括溫度恢復(fù)時(shí)間在內(nèi)。 5.3從爐中取出坩堝，放在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后，稱量。,2019/9/16,16,揮發(fā)份分析結(jié)果的計(jì)算,空氣干燥煤樣的揮發(fā)分下式計(jì)算： Vdaf =(m1/m2*100)-Mad 式中： Vdaf-空氣干燥煤樣的揮發(fā)分，單位為百分?jǐn)?shù)（%）； m-空氣干燥煤樣的質(zhì)量，單位為克（g）; m1-煤樣加熱后減少的質(zhì)量，單位為克（g） MaD-空氣干燥煤樣的水分，單位為百分?jǐn)?shù)(%) 干燥無(wú)灰基揮發(fā)分按下式計(jì)算： Vadf=Vad/100(MadAad) 式中： Vdaf 干燥無(wú)灰基揮發(fā)分含量，%； Vad分析試樣的揮發(fā)分含量，%； Mad 分析試樣的水分含量，%。 試驗(yàn)結(jié)果取兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值,2019/9/16,17,影響揮發(fā)份的因素：,1、在分析過(guò)程中，要定期進(jìn)行校準(zhǔn)爐溫。爐溫過(guò)高或過(guò)低會(huì)直接影響焦炭的揮發(fā)份，爐溫過(guò)高會(huì)使揮發(fā)份降低，反之則升高， 2、空氣濕度大，會(huì)造成揮發(fā)份偏高。,2019/9/16,18,2.4 焦炭的硫分,焦炭的硫分對(duì)高爐是一種十分有害的雜質(zhì)，號(hào)稱高爐毒藥。在煉鋼生鐵中硫含量大于 0.07% 即為廢品。由高爐爐料帶入爐內(nèi)的硫有11%來(lái)自礦石；3.5%來(lái)自石灰石；82.5%來(lái)自焦炭，所以焦炭是爐料中硫的主要來(lái)源。焦炭硫分的高低直接影響到高爐煉鐵生產(chǎn)。焦炭硫分每增加0.1% ，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加3.7%, 礦石加入量增加0.3%，高爐產(chǎn)量降低1.52.0%。冶金焦的含硫量規(guī)定不大于1%，大中型高爐使用的冶金焦含硫量一般小于 0.7%。,2019/9/16,19,焦炭硫份的方法,硫份的測(cè)定原理： 試樣在催化劑的作用下，于空氣流中燃燒分解，試樣中硫生成二氧化硫，并被碘化鉀溶液吸收，以電解碘化鉀和溴化鉀所產(chǎn)生的碘進(jìn)行滴定，根據(jù)電解所消耗的電量計(jì)算全硫的含量。,2019/9/16,20,焦炭硫份的測(cè)定方法,1、更換硅膠及脫脂棉,檢查各氣路連接是否緊密. 2、連接好儀器接上電源,將爐溫控制在11505。 3、用瓷舟稱取粒度小于0.2mg 的標(biāo)樣0.05g 左右，記錄質(zhì)量M(稱準(zhǔn)到0.0002g).稱取3個(gè)試樣在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)取平均值,輕輕的晃勻(注不得晃出),在煤樣上蓋一薄層三氧化鎢。將舟置于送樣的石英托盤(pán)上，開(kāi)啟程序控制器，石英托盤(pán)即自動(dòng)進(jìn)爐，庫(kù)侖滴定隨即開(kāi)始。積分儀顯示出硫的毫克數(shù)或打印機(jī)打出硫的百分含量。 4、標(biāo)好儀器后按程序開(kāi)始作樣,每個(gè)試樣做平行樣,根據(jù)標(biāo)樣結(jié)果計(jì)算出濕基含硫份. 5、根據(jù)分析水的結(jié)果,計(jì)算出干基含硫量.,2019/9/16,21,影響硫份的一些因素：,1、煤中70-80%的硫保留在焦炭中，入倉(cāng)煤的硫份高低直接影響焦炭的硫份。 2、熄焦水硫份的高低對(duì)焦炭的硫份也有很大程度的影響。 3、標(biāo)樣標(biāo)定不平行，會(huì)造成結(jié)果偏差大。,2019/9/16,22,2.5 焦炭的磷分,焦炭中的磷分含量很少，且集中在焦炭的礦物質(zhì)中。磷在生鐵內(nèi)會(huì)使生鐵產(chǎn)生冷脆性。煉鐵用的冶金焦含磷量應(yīng)在0.020.03%以下。,2019/9/16,23,2.7 焦炭的篩分組成,主要是評(píng)價(jià)焦炭塊度是否均勻的指標(biāo)，指不同粒級(jí)的焦炭所占的重量百分比。 在高爐冶煉中焦炭的粒度也是很重要的。我國(guó)過(guò)去對(duì)焦炭粒度要求為：對(duì)大高爐焦炭粒度大于 40 毫米；中、小高爐焦炭粒度大于 25 毫米。但目前一些鋼廠的試驗(yàn)表明，焦炭粒度在4025 毫米為好，大于 80 毫米的焦炭要整粒，使其粒度范圍變化不大，這樣焦炭塊度均一，空隙大，阻力小，爐況運(yùn)行良好。,2019/9/16,24,3. 焦炭的主要作用,焦炭主要用于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風(fēng)爐冶煉，起還原劑、發(fā)熱劑和料柱骨架作用。煉鐵高爐采用焦炭代替木炭，為現(xiàn)代高爐的大型化奠定了基礎(chǔ)，是冶金史上的一個(gè)重大里程碑。為使高爐操作達(dá)到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，冶煉用焦炭（冶金焦）必須具有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，包括冶煉過(guò)程中的熱態(tài)性質(zhì)。焦炭除大量用于煉鐵和有色金屬冶煉（冶金焦）外，還用于鑄造、化工、電石和鐵合金，其質(zhì)量要求有所不同。如鑄造用焦，一般要求粒度大、氣孔率低、固定碳高和硫分低；化工氣化用焦，對(duì)強(qiáng)度要求不嚴(yán)，但要求反應(yīng)性好，灰熔點(diǎn)較高；電石生產(chǎn)用焦要求盡量提高固定碳含量。,2019/9/16,25,3. 焦炭的主要作用,焦炭在高爐煉鐵中是不可缺少的爐料，對(duì)高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步的影響率在30%以上，在高爐煉鐵精料技術(shù)中占有重要的地位。焦炭對(duì)高爐煉鐵的作用是： (1)主要的熱量來(lái)源。 高爐煉鐵炭素(包括焦炭和煤粉)燃燒所提供的熱量，占高爐煉鐵總熱量來(lái)源的71%。隨著噴煤比的提高，焦炭用量在逐步減少。 但是，焦炭的用量總是要大于噴煤量。理論最低焦比250kg/t, 焦炭在風(fēng)口燃燒掉55%65%。 (2)還原劑。 焦炭還原作用是以C和CO形式來(lái)對(duì)鐵礦石起還原作用。爐料到風(fēng)口焦炭溶反應(yīng)為25%35%。,2019/9/16,26,3. 焦炭的主要作用,(2)還原劑。 焦炭還原作用是以C和CO形式來(lái)對(duì)鐵礦石起還原作用。爐料到風(fēng)口焦炭溶反應(yīng)為25%35%。 (3)生鐵的溶碳。 在高爐煉鐵過(guò)程中焦炭中的碳是逐步滲透到生鐵中。一般鑄造生鐵含碳3.9%左右，煉鋼生鐵在4.3%左右。生鐵滲碳消耗焦炭7%10%。,2019/9/16,27,3. 焦炭的主要作用,(4)爐料的骨架作用 焦炭在高爐內(nèi)是起骨架作用，支撐著煉鐵原料(燒結(jié)礦，球團(tuán)礦，天然塊礦)，又起到料柱的透氣作用。 在高噴煤比條件下，焦炭的骨架作用會(huì)顯得更加突出，相應(yīng)對(duì)焦炭的質(zhì)量要求也會(huì)越來(lái)越高。否則，是難以實(shí)現(xiàn)高噴煤比，高爐煉鐵不能正常生產(chǎn)。焦炭從料線到風(fēng)口平均粒度減少20%40%。反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度差的焦炭的粉化率會(huì)很大，從而影響高爐的透氣性。,2019/9/16,28,4.焦炭在高爐內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程,焦炭主要用于高爐冶煉，其次還用于鑄造、氣化、有色金屬生產(chǎn)和生產(chǎn)電石。它們對(duì)焦炭有不同的要求，但以高爐煉鐵用焦(冶金焦)的質(zhì)量要求為最高。焦炭在高爐內(nèi)的主要反應(yīng)過(guò)程如下： 焦炭在風(fēng)口前燃燒，生成CO2并放出大量熱： C+O2=CO2+399440KJ 使風(fēng)口區(qū)達(dá)到15001800的高溫，使鐵、渣完全熔化而分離，高溫煤氣迅速上升在1100以上的區(qū)內(nèi)，煤氣中的CO2與焦炭作用生成CO并吸收熱量： CO2+C=2CO-165800KJ,2019/9/16,29,4.焦炭在高爐內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程,煤氣溫度逐漸降低而CO的含量迅速增加，高溫煤氣繼續(xù)上升與下降的爐料進(jìn)行熱交換而使溫度降低，與鐵的氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，CO含量降低。焦炭燃燒后形成的空間，使?fàn)t料得以借重力下降，高爐煉鐵過(guò)程就是在下降的爐料和上升的煤氣間相對(duì)運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行的，過(guò)程的起點(diǎn)是焦炭在風(fēng)口區(qū)的燃燒。 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37138KJ Fe3O4+CO=3FeO+CO2-20893KJ FeO+CO=Fe+CO2+13607KJ,2019/9/16,30,6. 最新焦炭質(zhì)量國(guó)標(biāo),2019/9/16,31,6. 最新焦炭質(zhì)量國(guó)標(biāo),2019/9/16,32,焦炭性質(zhì)的分析評(píng)價(jià),第二章（影響焦炭質(zhì)量的因素）,2019/9/16,33,各環(huán)節(jié)影響焦炭質(zhì)量的因素,第一環(huán)節(jié)：焦炭試樣的采取、制備 國(guó)標(biāo)：GB/T1997-2008,2019/9/16,34,焦炭取樣標(biāo)準(zhǔn),1、在大堆上取焦炭取樣點(diǎn)不得少于15個(gè)點(diǎn)，取樣時(shí)的最低點(diǎn)要離地面0.5米，最高點(diǎn)在焦堆的中部，總?cè)恿坎坏蒙儆?00千克。 2、100千克試樣均勻的分布在焦堆各個(gè)點(diǎn)上。 3、焦炭堆傾斜面取樣時(shí)，首先用取樣鏟把取樣部位上方邊部的焦炭挖走再取樣 4、取樣過(guò)程要公平公正，不得挑樣，因粒度偏大，可導(dǎo)致水分偏低，反之，則水分偏高。,2019/9/16,35,水分試樣采取的注意事項(xiàng),水分試樣采出后，應(yīng)立即放入有密封蓋耐腐蝕的儲(chǔ)樣桶或不滲水的其它密封容器內(nèi)，并立即將蓋蓋嚴(yán)。 裝有水分試樣的儲(chǔ)樣桶應(yīng)遠(yuǎn)離熱源和避免陽(yáng)光直射，試樣采取后應(yīng)及時(shí)制樣。 為減少制樣過(guò)程中試樣水分的損失，破碎應(yīng)采用機(jī)械設(shè)備，破碎和縮分的總操作時(shí)間不得超過(guò)15分鐘。 明顯潮濕的試樣，經(jīng)制樣影響測(cè)定結(jié)果時(shí)，應(yīng)將試樣連同容器全部稱量。,2019/9/16,36,焦炭試樣的制備,全水分試樣的制備應(yīng)將焦炭全部破碎到13mm以下。 工業(yè)分析試樣需破碎到0.2mm以下方可進(jìn)行分析。 試樣的制備需經(jīng)過(guò)摻合、破碎、混勻、縮分過(guò)程，方可制成分析用試樣。 制樣過(guò)程中，若摻合、破碎、縮分不均勻，可導(dǎo)致結(jié)果偏高或偏低。,2019/9/16,37,焦炭性質(zhì)的分析評(píng)價(jià),第三章（熱性質(zhì)）,2019/9/16,38,焦炭熱性質(zhì),焦炭與CO2的溶損反應(yīng)是焦炭在高爐下部粉化的根本原因,其反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度是焦炭熱性質(zhì)的重要指標(biāo)。影響焦炭熱性質(zhì)的主要因素是煤的變質(zhì)程度、粘結(jié)性、灰分、硫分等，除此以外,煉焦工藝條件及焦炭的微觀結(jié)構(gòu)類型也對(duì)焦炭熱性質(zhì)產(chǎn)生影響。目前國(guó)內(nèi)外大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)都根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇控制焦炭熱性質(zhì)的方法,建立熱性質(zhì)預(yù)測(cè)模型,從而準(zhǔn)確控制焦炭熱性質(zhì)。下面對(duì)以下因素分別講解： 1.灰分 2.煤的變質(zhì)程度 3.粘結(jié)性 4.硫分 5.煉焦工藝條件 6.焦炭的顯微結(jié)構(gòu),2019/9/16,39,1、灰分對(duì)焦炭的影響,灰分對(duì)焦炭的影響可分為兩方面，一方面是灰分中的SiO2、脈石等顆粒狀巖石的影響；另一方面是灰分中的堿金屬的影響 隨著原料煤中灰分含量增加，焦炭的反應(yīng)性變大，反應(yīng)后的強(qiáng)度變小。這是由于灰分中SiO2等顆粒狀的巖石在高溫下的熱膨脹性與焦炭不同，導(dǎo)致以它們?yōu)橹行漠a(chǎn)生放射性裂紋，使得焦炭與CO2接觸面變大，加快反應(yīng)速度。 灰分中的礦物質(zhì)即是指煤中礦物質(zhì)的氧化物，它包括酸性氧化物和堿性氧化物。礦物質(zhì)對(duì)焦炭在高爐內(nèi)降解是通過(guò)以下兩條途徑實(shí)現(xiàn)的，一是通過(guò)對(duì)溶損反應(yīng)的催化作用，使焦炭溶損反應(yīng)加劇，反應(yīng)后強(qiáng)度降低；另一條途徑是礦物質(zhì)可以直接與碳作用，如高爐內(nèi)的直接還原反應(yīng)，鉀、鈉的層間化合物形成等,2019/9/16,40,灰分對(duì)焦炭的影響,當(dāng)堿度指數(shù)增大時(shí)，焦炭的CO2反應(yīng)性增大，而焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度逐漸降低。說(shuō)明堿金屬對(duì)焦炭的溶損反應(yīng)主要起著正催化作用，它們的存在嚴(yán)重地影響焦炭的熱性質(zhì)，在生產(chǎn)中應(yīng)該采取有效措施來(lái)控制堿金屬的含量，以便提高焦炭的熱性質(zhì)。,2019/9/16,41,2. 煤的變質(zhì)程度,煤的變質(zhì)程度指標(biāo)主要有揮發(fā)分和鏡質(zhì)組反射率，煤的揮發(fā)分與焦炭的反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度有著密切的關(guān)系。隨著單種煤的揮發(fā)分含量增大，焦炭的CO2反應(yīng)性變大, 反應(yīng)后強(qiáng)度逐漸降低。尤其是揮發(fā)分含量在20%24之間的煤 ,其焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度較好。這是由于在煉焦過(guò)程中，隨著溫度的升高揮發(fā)分逐漸析出，揮發(fā)分含量越高，焦炭的孔隙越多或越大，使得焦炭的孔壁變簿及比表面增大，與CO2接觸面增大，加快其反應(yīng)速度。,2019/9/16,42,3、焦炭的熱性質(zhì),焦炭的熱性質(zhì)主要是指焦炭的反應(yīng)性CRI和反應(yīng)后強(qiáng)度CSR這兩個(gè)指標(biāo). 焦炭反應(yīng)性是指焦炭與二氧化碳、氧和水蒸氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力，其具體定義為：稱取一定質(zhì)量的焦炭試樣，置于反應(yīng)器中，在11005時(shí)與二氧化碳反應(yīng)2小時(shí)后，以焦炭質(zhì)量損失的百分?jǐn)?shù)表示焦炭的反應(yīng)性； CRI=(G0G1)/G0100% （注：G0-試驗(yàn)焦炭樣重量，g；G1-反應(yīng)后焦炭樣重量，g;）。 上述反應(yīng)后的焦炭經(jīng)過(guò)型轉(zhuǎn)鼓經(jīng)過(guò)一定轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后，大于10毫米粒級(jí)的焦炭占反應(yīng)后焦炭的質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度CRS。,2019/9/16,43,3、焦炭的熱性質(zhì),焦炭在高爐煉鐵、鑄造化鐵和固定床氣化過(guò)程中，都要與二氧化碳、氧和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于焦與氧和水蒸氣的反應(yīng)有與二氧化碳的反應(yīng)類似的規(guī)律，因此大多數(shù)國(guó)家都用焦炭與二氧化碳間的反應(yīng)特性評(píng)定焦炭反應(yīng)性。 一般要求焦炭的反應(yīng)性是越低越好，反應(yīng)后強(qiáng)度越高越好。 焦炭的性質(zhì)是影響高爐操作和運(yùn)行的重要因素。隨著高爐的大型化和噴吹煤粉量的不斷提高，對(duì)焦炭質(zhì)量和穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，表征焦炭在爐內(nèi)骨架性能的熱性質(zhì)參數(shù)CRI和CSR，在高爐大噴吹條件下更加受到廣大冶金工作者的關(guān)注。,2019/9/16,44,焦炭熱強(qiáng)度試驗(yàn)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題,焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度，是評(píng)價(jià)焦炭熱性質(zhì)的重要指標(biāo)，對(duì)高爐冶煉影響很大。近年來(lái)隨著高爐大型化，這兩指標(biāo)越來(lái)越受到人們的重視，許多國(guó)家根據(jù)本國(guó)資源和技術(shù)需要制定了不同的測(cè)試方法，并用相應(yīng)指標(biāo)控制焦炭質(zhì)量。我國(guó)于1983年就制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并于1996年進(jìn)行了修定，隨著鋼產(chǎn)量的飛速發(fā)展GB4000幾乎已被所有企業(yè)接受，焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度測(cè)定已成為企業(yè)的日常工作。但是由于試驗(yàn)條件掌握不好，兩指標(biāo)的測(cè)定值相差較大，影響了對(duì)焦炭質(zhì)量的評(píng)價(jià)。根據(jù)幾年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，提出幾個(gè)測(cè)定中應(yīng)注意的問(wèn)題，供大家參考。,2019/9/16,45,2019/9/16,46,2019/9/16,47,2019/9/16,48,2、新版GB/T4000-2008與舊版GB/T4000-1996的對(duì)比,2019/9/16,49,GB/T4000-2008與GB/T4000-1996相比較，在爐子類型、爐體加熱材料、制樣方法和粒度要求等方面發(fā)生了一些變化：,新標(biāo)準(zhǔn)中增加了硅炭棒等爐體加熱元件，不再具體局限于電爐絲加熱 GBT 40001996中的試驗(yàn)電爐是采用的高溫鐵鉻鋁合金電阻絲加熱，使用時(shí)電阻絲容易燒斷，更換電阻絲有的要拆開(kāi)整個(gè)爐體才能纏繞加熱絲，纏繞時(shí)非常麻煩、耗時(shí)。許多單位在電阻絲燒斷后都是委托給電爐制造廠家或?qū)I(yè)維修電爐的人員進(jìn)行修理。為了降低試驗(yàn)電爐的故障率，減少維修的麻煩，對(duì)電爐加熱方式進(jìn)行了改進(jìn)。,2019/9/16,50,將加熱元件改進(jìn)為硅碳棒。根據(jù)爐子結(jié)構(gòu)、氣氛和溫度正確地選擇加熱元件的表面負(fù)荷是達(dá)到最佳使用條件的關(guān)鍵。試驗(yàn)用反應(yīng)器外徑最大只有90 m m ，加熱爐爐膛較小，因此設(shè)計(jì)用4支硅碳棒加熱，若采用4支直型硅碳棒，則爐膛周?chē)挥?支發(fā)熱體，加熱會(huì)不均勻，同時(shí)對(duì)連接電線路會(huì)造成麻煩，導(dǎo)線需在爐子底部和上部同時(shí)連接，在爐子底部連接時(shí)不方便，不安全。由此設(shè)計(jì)出采用4支u型硅碳棒加熱，這樣有8根發(fā)熱棒圍成一圈，均勻分布在爐膛周?chē)?，加熱?huì)更均勻，同時(shí)電線路全部在爐子上部連接，清楚明了，安全可靠。,2019/9/16,51,新標(biāo)準(zhǔn)中增加了反應(yīng)器類型，即耐高溫合金鋼板反應(yīng)器和剛玉制反應(yīng)器，后者為新增類型，應(yīng)用于底部開(kāi)口式的加熱爐，剛玉制反應(yīng)器的進(jìn)氣管在底部 新型反應(yīng)器，材質(zhì)為剛玉質(zhì)材料和耐高溫合金鋼材料。反應(yīng)管選擇能耐高溫又抗堿金屬侵蝕的耐高溫剛玉管制作。下部底座和上部蓋子用耐高溫合金鋼GH23或GH44制作。進(jìn)氣管直接由底部通入，氣體在反應(yīng)器底部空間可預(yù)熱，反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后，加工制作簡(jiǎn)易，反應(yīng)器蓋子可不用螺絲固定，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)操作步驟。 新型剛玉質(zhì)反應(yīng)器可降低反應(yīng)器的成本，一個(gè)耐高溫合金鋼反應(yīng)器價(jià)值4 000多元，一個(gè)剛玉質(zhì)反應(yīng)器價(jià)值2 000元不到，即使反應(yīng)筒(剛玉管)斷裂，其上部蓋子及下部底座還可利用。試驗(yàn)人員只用將內(nèi)徑為80 mm、壁厚45 mm、長(zhǎng)度500 mm的剛玉管套在底座上，用耐火泥和水玻璃加以固定即可。 剛玉質(zhì)反應(yīng)器需要注意輕取輕放，不使反應(yīng)器急冷以防斷裂，其使用壽命是耐高溫合金鋼反應(yīng)器的幾倍。剛玉質(zhì)反應(yīng)器可用于焦炭在未加堿和加堿條件下的熱性能測(cè)試。,2019/9/16,52,新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)焦樣的制備方式做了調(diào)整：由單獨(dú)顎式破碎改為由顎破和手工整形相結(jié)合的方式，對(duì)較厚的片狀焦和條狀焦不再棄用而改為手工整形 新標(biāo)準(zhǔn)的修定者在制樣試驗(yàn)中首先采用顎式破碎機(jī)對(duì)焦炭進(jìn)行破碎，對(duì)制樣過(guò)程進(jìn)行觀察。破碎后篩分時(shí)，一些片狀焦塊和條狀焦塊用圓孔篩篩分時(shí)可以通過(guò)篩子上層而留在兩層篩子之間。觀察這些片狀焦塊和條狀焦塊，其中一些薄片狀焦和細(xì)條狀焦應(yīng)該去掉；其中一些厚片狀、粗狀焦塊的長(zhǎng)度超過(guò)了粒度控制范圍上限的尺寸，進(jìn)一步加工應(yīng)該是可以被利用的，將其同薄片狀、細(xì)條狀的焦塊一樣被去掉會(huì)降低焦炭試樣的代表性。但若把他們直接作為試樣明顯又有一個(gè)方向的尺寸太大，挑選出來(lái)重復(fù)破碎可能會(huì)被破碎得太小而篩分掉。因此對(duì)這些厚片狀、粗條狀的焦塊用手工對(duì)其長(zhǎng)度進(jìn)行一下修整就能被用于做試樣，這樣會(huì)大大增強(qiáng)試樣的代表性，更全面地反映焦炭的CRI及CSR。本著從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)在破碎、篩分后，片狀焦塊和條狀焦塊的厚度和寬度尺寸達(dá)到粒度范圍上限約80的焦塊進(jìn)行了保留，并對(duì)其用手工進(jìn)行適當(dāng)修整，作為試樣，即采用顎破與手工修整相結(jié)合的制樣方式。 新標(biāo)準(zhǔn)的修訂者還對(duì)兩種制樣方式所得焦炭的熱性能做了對(duì)比，粒度在2523 mm、2321 mm時(shí)全手工制樣和顎破與手工修整相結(jié)合制樣平行試驗(yàn)重復(fù)性基本一樣，焦炭的CRI及CSR相差級(jí)差不大。,2019/9/16,53,新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)焦樣的粒度做了調(diào)整：焦樣粒度由21-25mm調(diào)整為23-25mm 在確定了試樣制備方法后，新標(biāo)準(zhǔn)的修定者在試驗(yàn)中將焦塊粒度分別控制在直徑2523 mm、 2521mm 、 2321 mm 、 2119mm。首先采用顎式破碎機(jī)對(duì)焦炭進(jìn)行破碎，對(duì)破碎過(guò)程進(jìn)行觀察，當(dāng)粒度控制在2119mm，質(zhì)量較好的焦炭破碎時(shí)容易破成片狀、條狀和楔子狀，其中片狀、條狀的焦塊長(zhǎng)度適合，厚度太?。毁|(zhì)量較差的焦炭粒度控制得越小越易破成渣狀，成材率低，造成了試樣代表性降低。當(dāng)粒度控制在25-23 mm和2321 mm時(shí)，破碎后經(jīng)過(guò)篩分，2523 mm的量比2321 mm的量要多，焦塊的顆粒形狀2523 mm比2321mm好，需要返回再次破碎的量和破碎次數(shù)少。粒度控制在2523mm比2321 mm破碎后焦塊在粒度范圍的產(chǎn)量大、再次返回破碎的量和破碎次數(shù)少，顆粒形狀好，需要用手工進(jìn)行修整的量少，大顆粒更易修整，試樣成材率高，試樣混勻、縮分后代表性高，因此選擇粒度在25 23 mm的試樣。 同時(shí)，縮小粒度控制范圍可以減小在對(duì)焦塊進(jìn)行修整時(shí)人為因素對(duì)試樣代表性的影響，同時(shí)也可進(jìn)一步提高CRI及CSR試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性。,2019/9/16,54,新標(biāo)準(zhǔn)在新標(biāo)準(zhǔn)中把I型轉(zhuǎn)鼓的精度由1.5r/min提高到1r/min，并且強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)鼓的有效長(zhǎng)度； 新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)轉(zhuǎn)鼓控制器的精度做了規(guī)定要求； 中二氧化碳的濃度由98提高到99.99