焦炭热性质分析方法及实现该方法的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种焦炭热性质分析方法及实现该方法的装置。所述方法包括将制备的平行样放入大坩埚中，并将热电偶插入该份焦炭平行样的中间部位；小坩埚中装入或不装入碱金属碳酸盐和过量的活性碳粉；在焦炭平行样温度为400℃时，通入CO、CO2、N2的混合反应气体，升温反应至焦炭熔损率达到实验要求；计算焦炭熔损量和进行转鼓试验，得到焦炭反应性和反应后强度，完成焦炭热性质分析。所述装置可以配合实现上述方法。本发明通过改变混合反应气体的种类、进气比例、以及是否装入碱金属碳酸盐和过量的活性碳粉，可以分析得出反应气体的种类、比例、反应温度以及碱金属对焦炭熔损反应的影响，得出的结果更加符合高炉实际状况。
【专利说明】焦炭热性质分析方法及实现该方法的装置
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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 来越髙。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1〇〇%的C02在1 l〇〇°C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ll〇〇°C，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】
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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：
[0006] 1)将焦炭制成焦炭小球样品，并缩分成多个质量为Mi的平行样；
[0007] 2)将刚玉反应器放入加热炉中和将缩分成质量为A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；
[0008] 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-C 时，打开进气系统，通过进气管向刚玉反应器内输送co、C02、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N 2，直到刚玉反应器筒体内的温度降至200°C以下；
[0009] 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C0和co 2的比例ACO)、0(c〇2)，带入计算系统按下式计算出每分钟的焦炭熔损速 率：
【权利要求】
1. 一种焦炭热性质分析方法，其特征在于： 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Mi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A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°C时，打 开进气系统，通过进气管向反应器内输送C0、C0 2、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N 2，直到刚玉反应器筒体内的温度降至200°C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 C0和C02的比例<2 (C0)、<2 (C02)，带入计算系统按下式计算出每分钟的焦炭熔损速率： (t (CO) = Vi (CO) / (Vi (CO) +Vi (C02) +Vi (N2)) *100 %, Φ (co2) = Vi (co2) / (y, (co) +Vi (co2) (n2) ) *ioo %, V! (CO) =V0(CO)+m*22. 4*2/12， Vi (C02) = V〇 (C02) -m*22. 4/12, '(N2) = V〇(N2); 式中：<2 (CO)、<2 (C02)为每分钟尾气中CO、C02的体积百分比； V。(CO)、V。(C02)、V。(N2)为每分钟进气口的CO、C02、N 2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： m = 12*(( <2 (C0)+ € (C02)) * (V! (CO) +V〇 (C02) +V〇 (N2)) - (V! (CO) +V〇 (C02))) / (22.4*(l-<2 (C0) + <2 (C02))) 每分钟的焦炭烙损速率=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1〇_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 = (Mi-M^^lOO/Mi ； CSR = (M2-M3)*100/M2 ; 9) 分别或同时改变步骤3)中C0、C02、N2的混合反应气体的进气比例、焦炭平行样的升 温速率，在小坩埚中装入碱金属碳酸盐和过量的活性碳粉，改变碱金属碳酸盐的重量，得出 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，从而完成焦炭热性质 分析。
2. 用于权利要求1所述焦炭热性质分析方法的装置，其特征在于：该装置包括加热炉、 置于加热炉中的刚玉反应器，所述刚玉反应器内从下到上依次设置有高铝球层、第一多孔 筛板、小坩埚、第二多孔筛板、大坩埚，所述刚玉反应器下端依次与进气管、第二流量计、气 体预热器、气体混合器相连，所述刚玉反应器上端依次与出气管、过滤装置、烟气分析仪、计 算系统、数据处理系统相连；所述大坩埚底部为多孔结构且内部设置有热电偶，所述热电偶 依次与控温系统、数据处理系统相连；所述气体混合器分别通过一个第一流量计与CO、co 2 和n2的气源相连。
【文档编号】G01N25/00GK104297282SQ201410584405
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】任玉明, 薛改凤, 王元生, 鲍俊芳, 项茹, 张雪红, 宋子逵, 陈鹏, 詹立志, 陈细涛 申请人:武汉钢铁(集团)公司