专利名称：熔融气化炉用块煤热解试验方法
技术领域：
本发明属于块煤性能测试领域，特别是涉及一种熔融气化炉用块煤性能测试方法。
背景技术：
COREX是典型的二步法熔融还原炼铁工艺，它由熔融气化炉与竖炉两部分组成，利用煤和氧气在熔融气化炉下部风口循环区燃烧供给冶金过程热量，铁矿球团、块矿从还原竖炉顶部加入并在竖炉内不断下降的过程中被熔融气化炉的还原气体还原为海绵铁，该工艺由奥钢联开发，同基于炼焦煤的传统高炉工艺不同，它能直接使用非炼焦煤、天然块矿和球团作原料生产铁水。COREX工艺直接使用非粘结性或弱粘结性的块煤，块煤在熔融气化炉内的过程中炭化形成半焦，其替代高炉生产中焦炭的骨架作用。块煤在熔融气化炉内的行为，其通过螺旋给料器，经过落差约有8-10米高的炉顶空间，加入气化炉内落到料床，块煤入炉下降过程中炉顶空间高温气体和流化状高温粉尘对块煤进行加热，此阶段时间短加热对块煤的影响小，主要是机械破坏。块煤落到料床后受炉顶空间燃烧辐射加热和下部上升煤气加热，在料床下降过程中被上升的煤气继续加热， 逐步脱除挥发分并炭化变成半焦和焦炭，此过程中块煤挥发分的脱除和受热产生热爆裂破坏。当温度达到半焦与(X)2的开始反应温度后，还与煤气中CO2反应(主要是竖炉中未完全还原的海棉铁，在气化炉内进一步还原过程中形成的CO2),受到溶损反应破坏，高温热力和渣铁的侵蚀破坏，最后进入风口回旋区燃烧过程中的冲击破坏。COREX熔融气化炉实际相当于高炉的中下部，只是块状带较高炉的块状带高度变小。根据工艺要求，块煤在熔融气化炉应该具有四大作用发热剂(燃烧提供热量)、还原剂(挥发分产生还原气和半焦直接还原)、 渗碳剂、充当透气和透液的骨架，其中骨架的作用非常重要，天然的块煤不均勻但很致密， 加热过程中挥发分的脱除是复杂的分解聚合化学反应，不粘煤和弱粘煤的聚合能力普遍较差，同时不均勻膨胀与收缩会导致爆裂粉化，所以块煤炭化变成半焦后并非仍然保持块状， 如果粉化严重必然会影响透气透液的骨架作用，另外如果块煤的本身机械强度不高，从炉顶落下后就会破碎粉化。国标GB1573-89煤的热稳定性测定方法该标准适用于褐煤、无烟煤、以及不粘结性烟煤的热稳定性测定。量取6 13mm粒度的煤样约500cm3，称量并装入5个IOOcm3带盖坩埚中，在850土 15°C的马弗炉加热30min后取出冷却，称量，筛分，以粒度大于6mm的残焦质量占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性指标TS+6 ；以3 6mm和大于3mm的残焦质量占各级残焦质量之和的百分数作为热稳定性辅助指标TS3_6、TS_3。目前块煤机械强度试验方法取5kg粒度为20 31. 5mm块煤样品，在1/5米库姆转鼓中转100转后，筛分计算IOmm以上和2mm以下占入转鼓量的百分率，分别表示MS+1。和 MS_2。块煤机械强度的另外一种评价方法是落下试验，取2kg大于15mm块煤样品，经过5米 4次落下，筛分计算小于6mm百分比例。
目前块煤热稳定性试验方法主要评价块煤成焦的特性和半焦强度，试验方法是用块煤样品制取16 20mm试验样品，在马弗炉内试验1000°C快速炭化1小时，冷却后进行筛分分析，分别计算半焦中大于IOmm和小于2mm含量百分率，表示为TS+1(I和TS_2。再对半焦进行I转鼓试验(600转)，对转鼓后半焦进行筛分分析，分别计算半焦中大于IOmm和小于2mm含量百分率，表示为TMS+1(1和TMS_2。以上提到的试验方法对于COREX工艺选煤存在弊端，事实表明目前利用的块煤热稳定性试验方法其区分性并不好，几种不同品种和产地的块煤试样结果基本一样，而不同的块煤其在熔融气化炉中的表现肯定是不同的，这是由试验方法的不合理性造成的。马弗炉蓄热量小，试验中加入煤块后会对炉内温度造成影响，而在试验中升温速度和煤样的粒度又对结果起到关键作用，另外目前试验用的块煤粒度为16 20mm，与入炉实际粒度5 50mm相差太大，粒度越大越容易爆裂，所以现有的试验方法无法正确评价该块煤在熔融气化炉内的实际应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种熔融气化炉用块煤热解试验方法，该试验方法中所选用的试验焦炉、样品和过程能更好的模拟熔融气化炉内块煤的状态，在运行 COREX工艺时评价和选择煤种更科学合理。本发明是这样实现的一种熔融气化炉用块煤热解试验方法，包括块煤机械强度试验、块煤成焦特性试验和块煤半焦强度试验三个部分；
一、开始先制作样品，将待试验的块煤样品进行筛分，分别用6mm、15mm、25mm、50mm、 75mm筛子进行分级，记录所得煤样中各级的重量，选取6mm粒级以上的煤样，计算各粒级的比例，然后将大于6mm以上的煤样按照上述粒级的比例配成5 20kg的样品；
二、然后用样品分别进行块煤机械强度试验、块煤成焦特性试验和块煤半焦强度试
验；
块煤机械强度试验取一份配好的样品放入1/4米库姆转鼓进行转鼓测试后进行筛分，分别记录各级重量，计算转鼓测试后块煤中大于IOmm和小于3mm含量百分率记为MS+1(I 禾口 MS_3 ；
块煤成焦特性试验选用大型炼焦试验焦炉，将该试验焦炉升温到KKKTC 1100°C并保持恒温，取一份配好的样品放入铁箱内，样品中心位埋放热电偶，用铁箱装炉炼焦，焦饼中心温度达到900°c 1000°c后出焦，放入干熄焦箱内熄焦；冷却后进行筛分分析，分别计算所得半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示为TI+1(1和TL3 ；
块煤半焦强度试验将块煤成焦特性试验后得到的半焦进行1/4米库姆转鼓试验，对转鼓后半焦进行筛分分析，分别计算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示为MI+1(I 和 MI_3。所述的1/4米库姆转鼓试验时转4分钟100转。所述的大型炼焦试验焦炉为装载煤量大于200kg以上，炭化室宽度大于350mm，有效容积大于0. 3m3以上的试验焦炉。将该试验焦炉升温到1050°C并保持恒温。所述的铁箱宽度要小于炭化室宽度。
所述的焦饼中心温度达到950°C后出焦。本发明熔融气化炉用块煤热解试验方法中所选用的试验焦炉、样品和过程能更好的模拟熔融气化炉内块煤的状态，可以解决目前采用的热稳定性试验其区分性差的问题， 能够准确有效的选出适合COREX工艺中熔融气化炉使用的块煤品种，扩大COREX用块煤的选择范围，降低COREX工艺炼铁成本。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例一种熔融气化炉用块煤热解试验方法，包括块煤机械强度试验、块煤成焦特性试验和块煤半焦强度试验三个部分；
一、开始先制作样品，将待试验的块煤样品进行筛分，分别用6mm、15mm、25mm、50mm、 75mm筛子进行分级，记录所得煤样中各级的重量，选取6mm粒级以上的煤样，计算各粒级的比例，然后将大于6mm以上的煤样按照上述粒级的比例配成5 20kg的样品；
二、然后用样品分别进行块煤机械强度试验、块煤成焦特性试验和块煤半焦强度试
验；
块煤机械强度试验取一份配好的样品放入1/4米库姆转鼓进行转鼓测试4分钟100 转后进行筛分，分别记录各级重量，计算转鼓测试后块煤中大于IOmm和小于3mm含量百分率记为MS+1(1和MS_3 ；
块煤成焦特性试验选用大型炼焦试验焦炉，将该试验焦炉升温到1000°C 1100°C 并保持恒温，作为优选在本实施例中该试验焦炉升温到1050°C后保持恒温，取一份配好的样品放入铁箱内，样品中心位埋放热电偶，用铁箱装炉炼焦，焦饼中心温度达到900°C 1000°C后出焦，作为优选本实施例中所述的焦饼中心温度达到950°C后出焦，然后放入干熄焦箱内熄焦；冷却后进行筛分分析，分别所得计算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率， 表示为TI+1Q和TL3 ；
块煤半焦强度试验将块煤成焦特性试验后得到的半焦进行1/4米库姆转鼓试验4分钟100转后对进行筛分分析，分别计算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示为 MI+10 禾口 ML30在本实施例中所述的大型炼焦试验焦炉为装载煤量大于200kg以上，炭化室宽度大于350mm，有效容积大于0. 3m3以上的试验焦炉，这样才能保证加入样品后对炉内温度无影响，样品量根据试验焦炉的热功率确定；另外需要特别说明的是所述的铁箱宽度要小于炭化室宽度，以保证样品在热解过程中主要受辐射传热，与熔融气化炉中块煤受热方式相似。以下为具体的对兴隆庄与大同两种块煤分别进行试验的结果。兴隆庄块煤编号为 RXL，大同块煤编号为RDT。试验焦炉采用300kg电加热试验焦炉，样品选用10kg，试验焦炉升温到1050°C并保持恒温，炼焦时间为2小时，干熄焦。利用现有实验方法得到的实验结果见表4，由表4见两种煤的各种实验结果很相近并且都在可允许的实验误差以内，所以无法判断优劣，而采用本发明提出的试验方法就可以很明显的发现RXL要优于RDT，而实际生产中得到的结论与本发明的试验结果也是相符的。试验条件见表1。
权利要求
1.一种熔融气化炉用块煤热解试验方法，包括块煤机械强度试验、块煤成焦特性试验和块煤半焦强度试验三个部分；一、开始先制作样品，将待试验的块煤样品进行筛分，分别用6mm、15mm、25mm、50mm、 75mm筛子进行分级，记录所得煤样中各级的重量，选取6mm粒级以上的煤样，计算各粒级的比例，然后将大于6mm以上的煤样按照上述粒级的比例配成5 20kg的样品；二、然后用样品分别进行块煤机械强度试验、块煤成焦特性试验和块煤半焦强度试验；块煤机械强度试验取一份配好的样品放入1/4米库姆转鼓进行转鼓测试后进行筛分，分别记录各级重量，计算转鼓测试后块煤中大于IOmm和小于3mm含量百分率记为MS+1(I 禾口 MS_3 ；块煤成焦特性试验选用大型炼焦试验焦炉，将该试验焦炉升温到KKKTC 1100°C并保持恒温，取一份配好的样品放入铁箱内，样品中心位埋放热电偶，用铁箱装炉炼焦，焦饼中心温度达到900°c 1000°c后出焦，放入干熄焦箱内熄焦；冷却后进行筛分分析，分别计算所得半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示为TS+1(1和TS_3 ；块煤半焦强度试验将块煤成焦特性试验后得到的半焦进行1/4米库姆转鼓试验，对转鼓后半焦进行筛分分析，分别计算半焦中大于IOmm和小于3mm含量百分率，表示为MI+1(I 和 MI_3。
2.如权利要求1所述的熔融气化炉用块煤热解试验方法，其特征是所述的1/4米库姆转鼓试验时转4分钟100转。
3.如权利要求1或2所述的熔融气化炉用块煤热解试验方法，其特征是所述的大型炼焦试验焦炉为装载煤量大于200kg以上，炭化室宽度大于350mm，有效容积大于0. 3m3以上的试验焦炉。
4.如权利要求3所述的熔融气化炉用块煤热解试验方法，其特征是将该试验焦炉升温到1050°C并保持恒温。
5.如权利要求3所述的熔融气化炉用块煤热解试验方法，其特征是所述的铁箱宽度要小于炭化室宽度。
6.如权利要求3所述的熔融气化炉用块煤热解试验方法，其特征是所述的焦饼中心温度达到950°C后出焦。
全文摘要
本发明属于块煤性能测试领域，特别是涉及一种熔融气化炉用块煤性能测试方法。一种熔融气化炉用块煤热解试验方法，包括块煤机械强度试验、块煤成焦特性试验和块煤半焦强度试验三个部分，样品选用选取6mm粒级以上的煤样，配成5～20kg的样品，设备选用大型炼焦试验焦炉。本发明熔融气化炉用块煤热解试验方法中所选用的试验焦炉、样品和过程能更好的模拟熔融气化炉内块煤的状态，可以解决目前采用的热稳定性试验其区分性差的问题，能够准确有效的选出适合COREX工艺中熔融气化炉使用的块煤品种，扩大COREX用块煤的选择范围，降低COREX工艺炼铁成本。
文档编号G01N25/02GK102455308SQ201010522449
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者孙维周, 彭新, 胡德生 申请人:宝山钢铁股份有限公司