[发明专利]焦炭热性质分析方法及实现该方法的装置

说明书

技术领域

本发明属于炼焦技术领域，具体涉及一种焦炭热性质分析方法及实现该方法的装置。

背景技术

焦炭在高炉中起着燃料、骨架、还原剂的作用。随着高炉的大型化和高喷煤比等新技术的发展，高炉操作对焦炭的骨架作用提出了更高的要求，因此对焦炭的热性质要求越来越高。目前对焦炭热性质的表征主要是通过国标GB/T4000-2008中的焦炭反应性和反应后强度来进行，该方法是通过焦炭与100％的CO2在1100℃反应2h后的转鼓强度来表征焦炭热性质。而焦炭在高炉内的熔损反应实际上是与多种混合气体共同发生反应，反应温度逐渐升高，反应终温远高于1100℃，因此炼铁专家都在寻求新的焦炭热性质评价方法。目前没有一种合适的方法测定反应气体的种类、比例以及反应温度对焦炭热性质的影响，也没用一种合适的方法测定碱金属对焦炭热性质的影响。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种焦炭热性质分析方法，用以研究反应气体的种类、比例以及反应温度、碱金属对焦炭熔损反应的影响。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种实现上述方法的装置。

为解决上述第一个技术问题，本发明所设计的焦炭热性质分析方法包括以下步骤：

1)将焦炭制成焦炭小球样品，并缩分成多个质量为M₁的平行样；

2)将刚玉反应器放入加热炉中和将缩分成质量为M₁的焦炭平行样放入置于刚玉反应器中的大坩埚中，并将热电偶插入该份焦炭平行样的中间部位；小坩埚中不装入碱金属碳酸盐和过量的活性碳粉；

3)打开控温系统，通过热电偶控制加热炉升温，当焦炭平行样的温度达到400℃时，打开进气系统，通过进气管向刚玉反应器内输送CO、CO₂、N₂的混合反应气体，同时通过热电偶控制焦炭平行样的升温速率，当焦炭熔损率达到实验要求时，关闭加热炉电源，切断反应气体供应，转为通保护气体N₂，直到刚玉反应器筒体内的温度降至200℃以下；

4)反应过程中，反应后尾气经过过滤装置除掉粉尘后，接入烟气分析仪，分析尾气中CO和CO₂的比例带入计算系统按下式计算出每分钟的焦炭熔损速率：

V₁(CO)＝V₀(CO)+m*22.4*2/12，

V₁(CO₂)＝V₀(CO₂)-m*22.4/12，

V₁(N₂)＝V₀(N₂)；

式中：为每分钟尾气中CO、CO₂的体积百分比；

V₀(CO)、V₀(CO₂)、V₀(N₂)为每分钟进气口的CO、CO₂、N₂的体积，单位为L；

m为每分钟的焦炭熔损量，单位为g；

经换算后：

每分钟的焦炭熔损速率＝m/t＝m；

5)将反应过程中每分钟的焦炭平行样的温度和熔损速率导入数据处理系统，每分钟的焦炭熔损量累加后即可获得最终的焦炭熔损量和熔损率；

6)反应结束后，将冷却到室温的该份焦炭平行样倒出，对其称重，记做M₂；

7)将反应后的该份焦炭平行样装入转鼓内，以19～21r/min的转速旋转30min,然后从转鼓内取出该份焦炭平行样，用10mm的圆孔筛筛分，并称量圆孔筛上物质的重量，记做M₃；

8)计算焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，计算方法如下：

CRI＝(M₁-M₂)*100/M₁；

CSR＝(M₂-M₃)*100/M₂；