本发明涉及基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法及评价方法，具体是一种基于不同喷煤比的焦炭的反应失重率ri和鼓后强度i10600的测定方法和热强度评价方法，本发明涉及焦炭热强度测定领域。
背景技术：
随着现代高炉的大型化发展及高喷煤技术的应用，对于大型高炉来说骨架支撑作用尤为重要。然而在高炉中风口区以上始终保持块状的物料只有焦炭，滴落带的铁矿石和熔剂都已熔化，此时焦炭不只起支撑作用，还要承受着液铁、液渣的冲刷，因此，为了保证在冶炼过程中高炉的顺行，就要求焦炭料柱必须有足够的反应后强度。
评定焦炭质量的指标主要有六个：两个热态强度性能指标(焦炭反应性cri和焦炭反应后强度csr)、两个冷态强度性能指标(耐磨强度m10和抗碎强度m40)以及两个成分指标(灰分ad和硫分sd)。焦炭热强度性能中的cri指的是焦炭的化学稳定性，csr指的是焦炭在炉内的高温稳定性。当焦炭的热强度性能变差时，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改善焦炭的高温性能已成为炼焦炼铁界的共识。
目前我国采取的试验标准是gb/t4000-2008《焦炭反应性及反应后强度试验方法》，它是参考1982年新日铁的《高炉用焦炭的co2反应后强度试验方法》制定的，这个方法便于操作、简化了试验条件，但与实际上高炉内的反应条件相差很大，随着高炉大型化的发展及高喷煤技术的应用，差异更加明显。已有人发现，高炉焦炭实际热强度与标准cri/csr测试结果没有关联性，甚至会在模拟高炉内发生cri/csr测试结果序列逆转的现象，主要原因在于现有标准作为规范性试验，有以下几个方面与高炉里的实际情况不符：(1)现有标准的试验温度固定为1100℃，而高炉内焦炭进入风口回旋区前实际反应温度在800～1400℃间；(2)现有标准使用纯的co2，与高炉内焦炭进入风口回旋区前实际的反应气氛不符，焦炭在不同浓度的co2气氛中的反应模式与在纯co2气体中的反应模式不同；(3)现有标准的反应时长为2h，与高炉内焦炭进入风口回旋区前实际反应时长不符合。随着高炉实际生产条件的变化，焦炭在高炉内经历的反应条件也在变化，对于高炉操作，越高的喷煤比，单位焦炭的负荷时间越长，co2负荷越大，焦炭参与溶损反应的量更大，所以有必要根据新变化对试验条件做出新的调整。
基于以上原因，一直有人从温度、气氛等条件对焦炭碳溶反应及热强度的影响做更接近高炉实际情况的研究。日本的西徹和我国的周师庸等学者都做了大量模拟高炉的高温配气试验，西徹法及周师庸法在800℃以上反应时长相差不大，但西徹法测试温度达到1500℃，高温区时间更长，co2负荷更大，即西徹法中焦炭在co2溶损反应中的消耗量更大。胡德生等学者在专利201510012231.9《冶金焦炭反应后强度的评价方法》中通过调节焦炭反应时温度、反应配气比例贴合反应以及控制焦炭的最终失重率，来模拟焦炭在高炉中的反应过程，得到焦炭反应后强度用以表征焦炭在高炉内的使用状态。胡德生等学者还在专利201210209740.7《焦炭高温性能的测试方法》中对焦炭进行高温处理，加热至终温后保持恒温2h，测得反应后焦炭的失重率及反应后强度，进一步深入评价焦炭的热性能。孙维周等学者在专利201010251139.5《高温环境下测试焦炭强度和反应后强度的方法》中提到，在高温环境下使用施压筛板对焦样恒速向下施压，来模拟高炉内焦炭在高温环境下所受到的溶损及机械破坏作用。郭瑞等学者提出将焦炭的失重率保持在20％，来评价高反应性焦炭的热态强度更为合理。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述标准cri/csr测试结果与实际情况不吻合的问题，目的在于提供一种基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法及评价方法。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，用于对不同喷煤比条件下焦炭的热强度指标进行测试，得到焦炭的热态强度性能指标反应失重率ri和鼓后强度i10600，基于热强度性能指标对焦炭的热强度进行评价，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，按照gb/t4000-2008的规定制备焦炭样品；步骤二，调节单位质量焦炭的反应温度段、升温速度以及反应气配气比来模拟不同喷煤比，然后在不同的喷煤比条件下对焦炭样品进行高温处理；步骤三，测量经步骤二中高温处理后的焦炭样品的反应失重率ri；步骤四，将经步骤二中高温处理后的焦炭样品进行转鼓试验，得到鼓后强度i10600；
其中，步骤二包括以下小步骤：
步骤2-1，将焦炭样品放入刚玉反应器中，升温，当料柱温度达到400℃时，向刚玉反应器里通入n2；
步骤2-2，继续升温，当料柱温度达到预设温度一时，向刚玉反应器里通入一定量的反应气，且随着温度的升高调节反应气的配气比；
步骤2-3，当料柱温度升温至设定温度二时，切断反应气，且向刚玉反应器里通入n2；
步骤2-4，当料柱温度降至100℃时，切断n2，继续降至室温。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法及评价方法，还可以具有这样的特征：其中，焦炭样品在高温过程中取样质量为200g±0.5g，焦炭样品粒数为定值。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，还可以具有这样的特征：其中，反应气为co2和n2的混合气。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，还可以具有这样的特征：其中，反应气的流量配气比co2:n2为1:7～3:1，在步骤二的高温处理过程中，co2的通量为125～197l，反应气总量为900～996l。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，还可以具有这样的特征：其中，反应温度段为800～1350℃，预设温度一为800℃，预设温度二为1350℃。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，还可以具有这样的特征：其中，升温速率为2℃/min～5℃/min。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，还可以具有这样的特征：其中，反应失重率ri是按照gb/t4000-2008中关于反应失重率的部分进行测定的。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，还可以具有这样的特征：其中，鼓后强度i10600是按照gb/t4000-2008中关于鼓后强度的部分进行测定的。
本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法，具有这样的特征：其中，使用上述测定方法来测定不同喷煤比条件下焦炭样品的所应失重率ri和鼓后强度i10600，
利用反应失重率ri和鼓后强度i10600对不同煤种制得的焦炭样品在高炉内经碳溶损反应后的热强度进行评价。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法及评价方法，得到不同煤种制得的焦炭样品反应失重率ri和鼓后强度i10600，该指标反映了不同煤种制得的焦炭样品在高炉内经碳溶损反应后的热强度，该评价方法模拟不同喷煤比条件下热强度变化规律，尤其关注不同煤种焦炭可能出现的规律差异。本发明应用范围广，针对性强，通过评价焦炭在高炉内的劣化程度，达到优化配煤方案、指导炼焦配煤、降低配煤成本的目的。
附图说明
图1为四种典型焦样的标准热强度指标和不同喷煤比条件下热强度指标的趋势图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法及评价方法的组成、工作原理以及有益效果作具体阐述。
按gb/t4000-2008规定的方法，制备焦炭样品，根据宝钢大高炉容积、生产相关数据及试验炉的实际情况并通过物料衡算确定不同的喷煤比反应条件，对焦炭进行模拟不同喷煤比条件下的碳溶损反应。先称取200g±0.5g焦炭样品放入刚玉反应器中，当料柱温度升到400℃时，按0.8l/min的流速通入n2。当温度升到800℃时，保温10分钟，待料柱实际温度在800℃平衡后通入co2/n2气体，按2℃/min～5℃/min的速度继续升温，且随着温度的升高调节反应气的配气比，当温度升到反1350℃时，切断co2/n2气体，按0.8l/min的流速通入n2对焦炭样品样进行降温保护。当料柱温度降到100℃时，切断n2。
称重，计算降到室温的焦炭样品的反应失重率ri。用高温反应后的焦炭进行转鼓试验，称取一定质量高温处理后的焦炭样品放入i型转鼓内，以20r/min的速度转动30分钟，共600转，取出，用φ10mm圆孔筛筛分焦炭样品的转后样，称量圆孔筛上的剩余的转后样；计算得到鼓后强度i10600。
根据以上步骤对焦炭样品进行模拟低喷煤比反应和模拟高喷煤比反应，得出相应的ri和i10600，进一步得出焦炭在模拟低、高喷煤比操作下热强度的变化规律。
下结合实施例1-4来详细说明本实施例中的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法及评价方法的使用方法和工作原理。
实施例1
按gb/t4000-2008的试验标准进行制样，称量某气煤焦样200g，按照国标法进行反应，测得cri/csr为57.8/27.4。按照发明内容步骤对该气煤焦进行模拟低喷煤比反应操作，以2.44℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为225分钟，反应气体中的co2占总气量的14％，混合气总量为900l，测量出焦炭的反应失重率为28.6％，反应鼓后强度为61.2％。按照发明内容步骤对该气煤焦进行模拟高喷煤比反应操作,以2.08℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为249分钟，反应气体中的co2占总气量的20％，混合气总量为996l，测量出焦炭的反应失重率为38.2％，反应鼓后强度为52.4％。
实施例2
按gb/t4000-2008的试验标准进行制样，称量某1/3焦煤焦样200g，按照国标法进行反应，测得cri/csr为24.1/55.2。按照发明内容步骤对该1/3焦煤焦进行模拟低喷煤比反应操作，以2.44℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为225分钟，反应气体中的co2占总气量的14％，混合气总量为900l，测量出焦炭的反应失重率为15.0％，反应鼓后强度为66.9％。按照发明内容步骤对该1/3焦煤焦进行模拟高喷煤比反应操作,以2.08℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为249分钟，反应气体中的co2占总气量的20％，混合气总量为996l，测量出焦炭的反应失重率为24.0％，反应鼓后强度为60.0％。
实施例3
按gb/t4000-2008的试验标准进行制样，称量某肥煤焦样200g，按照国标法进行反应，测得cri/csr为22.0/58.5。按照发明内容步骤对该肥煤焦进行模拟低喷煤比反应操作，以2.44℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为225分钟，反反应气体中的co2占总气量的14％，混合气总量为900l，测量出焦炭的反应失重率为12.2％，反应鼓后强度为70.5％。按照发明内容步骤对该肥煤焦进行模拟高喷煤比反应操作，以2.08℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为249分钟，反应气体中的co2占总气量的20％，混合气总量为996l，测量出焦炭的反应失重率为20.6％，反应鼓后强度为61.7％。
实施例4
按gb/t4000-2008的试验标准进行制样，称量某焦煤焦样200g，按照国标法进行反应，测得cri/csr为18.2/67.4。按照发明内容步骤对该焦煤焦进行模拟低喷煤比反应操作，以2.44℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为225分钟，反应气体中的co2占总气量的14％，混合气总量为900l，测量出焦炭的反应失重率为14.4％，反应鼓后强度为68.5％。按照发明内容步骤对该焦煤焦进行模拟高喷煤比反应操作，以2.08℃/min的升温速率从800℃升到1350℃，反应时间为249分钟，反应气体中的co2占总气量的20％，混合气总量为996l，测量出焦炭的反应失重率为18.4％，反应鼓后强度为63.8％。
以上实施例1-4测得实验数据如下表1所示。
表1四种典型焦样在不同反应条件下的反应失重率及反应鼓后强度
由表1可知，由于现有国家标准方法存在反应气量多、反应时间短、反应温度低等方面的不合理性，测试出的不同焦样强度差距较大，当采用接近高炉实际的模拟高温配气反应方法时，这种差距变小。
图1是四种典型焦样的标准热强度指标和不同喷煤比条件下热强度指标的趋势图。
如图1所示，在标准方法下，气煤焦的csr最差，而在模拟低、高喷煤比反应条件时相对质量提高，与其他三种煤焦相比强度差距明显缩小，可见气煤焦这种csr很差的焦炭在经过高炉高温碳溶反应后，其真实的热态强度并没有很差。因此在生产配煤中建议可以多用相对低价的气煤，达到降低配煤成本的目的。
实施例的作用与效果
根据本发明所涉及的基于不同喷煤比的焦炭热强度指标的测定方法及评价方法，得到不同煤种制得的焦炭样品反应失重率ri和鼓后强度i10600，该指标反映了不同煤种制得的焦炭样品在高炉内经碳溶损反应后的热强度，该评价方法模拟不同喷煤比条件下热强度变化规律，尤其关注不同煤种焦炭可能出现的规律差异。本发明应用范围广，针对性强，通过评价焦炭在高炉内的劣化程度，达到优化配煤方案、指导炼焦配煤、降低配煤成本的目的。
进一步的本发明是一种评价焦炭在高炉内劣化程度的新方法，是一个体系完整的系列条件试验，模拟了焦炭在高炉内不同喷煤比反应条件下的热行为过程，与以往单一试验条件不同，可以更系统而全面地反映焦炭在高炉内的溶损劣化程度，更真实地评价焦炭的热态强度。本发明适用于评价所有煤种焦炭在高炉内劣化的程度，尤其对高挥发分焦炭在高炉内经溶损劣化反应后的热态强度评价更为真实，可避免相关企业盲目追求高csr指标，进而在保证焦炭具有高强度的前提下优化配煤方案。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。