一种评价高炉用捣固焦反应性的方法与流程

1.本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种评价高炉用捣固焦反应性的方法。


背景技术：

2.焦炭的反应性是指焦炭与所接触气体的化学反应能力，高炉中的焦炭主要与煤气中的co2反应，因此焦炭的反应性一般指焦炭与co2的反应能力。捣固炼焦作为一种能减少优质炼焦煤用量、降低焦炭成本的技术快速发展。与顶装焦相比，捣固焦由于入炉煤密度增加，其显气孔率和气孔平均直径明显小于顶装焦，气孔壁平均厚度增大。这就使得相同配煤结构的捣固焦与顶装焦相比，在发生碳溶反应时，co2分子较难深入到焦炭内部，从而降低co2分子与焦炭的接触面积，在一定程度上降低焦炭的反应性。
3.目前，我国对高炉焦炭反应性的评价主要是通过焦炭反应性(cri)来表征(gb/t4000-2017)，焦炭的灰分(ad)的测定采用国家标准“煤灰成分分析方法gb/t1574-2007”，焦炭的挥发分(vd)的测定采用国家标准“煤的工业分析方法gb/t 212-2008”；焦炭的cri作为反应性指标反映的是在1100℃下焦炭与co2反应2小时后的多少，但其并不能真实反映高炉内捣固焦溶损行为和程度。高炉内捣固焦溶损反应不只是发生在1100℃，而是发生在温度为900～1300℃范围，且温度越高捣固焦的反应速率快于顶装焦。同时捣固焦的灰分碱催化作用对溶损反应的影响也远大于顶装焦。
4.因此，对使用捣固焦炼铁的企业，用cri指标无法全面的来评价捣固焦的反应性，即现有cri指标受捣固焦在高炉内焦溶损反应的限制不能客观合理的对捣固焦反应性进行综合评价。为解决该技术问题，本发明公开的评价高炉用捣固焦反应性的方法有利于合理评价捣固焦在高炉高温区产生co气体的多少，促进高炉的间接还原。


技术实现要素：

5.针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种评价高炉用捣固焦反应性的方法。
6.一种评价高炉用捣固焦反应性的方法，其特征在于：
7.步骤(1)选择待测定的捣固焦，根据捣固焦的灰分ad和挥发分vd，计算得到碱催化指数mcl；
8.步骤(2)检测所述捣固焦的气孔结构，检测所述捣固焦的径厚比k和孔隙率x；
9.步骤(3)检测所述捣固焦的高温反应速率，得到在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v；
10.步骤(4)对所述捣固焦的反应性参数进行无量纲化分级处理，捣固焦的碱催化指数mcl、径厚比k、孔隙率x和平均反应速率v进行无量纲化分级处理为d1、d2、d3和d4；
11.步骤(5)建立捣固焦反应性评价指数r，所述反应性评价指数r满足如下关系式：r＝d1
×
0.2+d2
×
0.1+d3
×
0.1+d4
×
0.6；
12.步骤(6)判断r值大小，评价待测定捣固焦反应性高低。
13.进一步，所述步骤(1)中检测捣固焦的灰分ad和挥发分vd，碱催化指数mcl的计算方法为：
[0014][0015]
其中，ad是捣固焦的灰分，vd是捣固焦的挥发分。
[0016]
进一步，所述步骤(4)中，无量纲化分级处理具体为：
[0017]
设mci＜2时，d1值记为0，2≤mci＜2.5时记为1，2.5≤mci＜3时记为2，3≤mci＜3.5时记为3，3.5≤mci＜4时记为4，4≤mci时记为5；
[0018]
设径厚比k＜1时，d2值记为0，1≤k＜1.5时记为1，1.5≤k＜2时记为2，2≤k＜2.5时记为3，2.5≤k＜3时记为4，3≤k时记为5；
[0019]
设孔隙率x＜50％时，d3值记为0，50％≤x＜55％时记为1，55％≤x＜60％时记为2，60％≤x＜65％时记为3，65％≤x＜70％时记为4，70％≤x时记为5；
[0020]
设捣固焦在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v＜0.2％/min时，d3值记为0，0.2％/min≤v＜0.3％/min时记为1，0.3％/min≤v＜0.4％/min时记为2，0.4％/min≤v＜0.5％/min时记为3，0.5％/min≤v＜0.6％/min时记为4，0.6％/min≤时记为5。
[0021]
进一步，所述mcl的范围为0～6，径厚比k的范围为0～5，孔隙率x的范围为40～80％，捣固焦在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v的范围为0～0.8％/min。
[0022]
进一步，评价捣固焦反应性高低时，当r≥4，判断测试捣固焦为高反应性焦炭，当2≤r＜4时，捣固焦为中等反应性焦炭，当r＜2，捣固焦为低反应性焦炭。
[0023]
进一步，所述捣固焦cri为20～35％，csr为50～70％。
[0024]
本发明可以实现一种评价高炉用捣固焦反应性的方法。本发明克服了cri指标对捣固焦在高炉真实反应性代表性不足的缺陷，把焦炭的碱催化作用、气孔结构和在高炉的反应速率都考虑进去转化为一个焦炭反应性评价指数，建立一种综合反映捣固焦反应性的评价方法，有利于提高捣固焦质量，并为高炉操作者提早预判捣固焦对炉况的影响，作出操作应对措施，降低高炉炼铁成本。
附图说明
[0025]
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图和表1及实施例对本发明进一步说明。
[0027]
一种评价高炉用捣固焦反应性的方法，其特征在于：
[0028]
选取捣固焦cri为20～35％，csr为50～70％；
[0029]
步骤(1)选择待测定的捣固焦，根据捣固焦的灰分ad和挥发分vd，计算得到碱催化指数mcl；
[0030]
捣固焦的灰分ad的测定采用国家标准“煤灰成分分析方法gb/t 1574-2007”，挥发分vd的测定采用国家标准“煤的工业分析方法gb/t 212-2008”，碱催化指数mcl的计算方法为：
[0031][0032]
其中，ad是捣固焦的灰分，vd是捣固焦的挥发分；
[0033]
步骤(2)检测所述捣固焦的气孔结构，检测所述捣固焦的径厚比k和孔隙率x；
[0034]
步骤(3)检测所述捣固焦的高温反应速率，得到在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v；
[0035]
步骤(4)对所述捣固焦的反应性参数进行无量纲化分级处理，捣固焦的碱催化指数mcl、径厚比k、孔隙率x和平均反应速率v进行无量纲化分级处理为d1、d2、d3和d4；
[0036]
无量纲化分级处理具体为：
[0037]
设mci＜2时，d1值记为0，2≤mci＜2.5时记为1，2.5≤mci＜3时记为2，3≤mci＜3.5时记为3，3.5≤mci＜4时记为4，4≤mci时记为5；
[0038]
设径厚比k＜1时，d2值记为0，1≤k＜1.5时记为1，1.5≤k＜2时记为2，2≤k＜2.5时记为3，2.5≤k＜3时记为4，3≤k时记为5；
[0039]
设孔隙率x＜50％时，d3值记为0，50％≤x＜55％时记为1，55％≤x＜60％时记为2，60％≤x＜65％时记为3，65％≤x＜70％时记为4，70％≤x时记为5；
[0040]
设捣固焦在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v＜0.2％/min时，d3值记为0，0.2％/min≤v＜0.3％/min时记为1，0.3％/min≤v＜0.4％/min时记为2，0.4％/min≤v＜0.5％/min时记为3，0.5％/min≤v＜0.6％/min时记为4，0.6％/min≤时记为5；
[0041]
所述mcl的范围为0～6，径厚比k的范围为0～5，孔隙率x的范围为40～80％，捣固焦在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v的范围为0～0.8％/min。
[0042]
步骤(5)建立捣固焦反应性评价指数r，所述反应性评价指数r满足如下关系式：r＝d1
×
0.2+d2
×
0.1+d3
×
0.1+d4
×
0.6；
[0043]
步骤(6)判断r值大小，评价待测定捣固焦反应性高低，评价捣固焦反应性高低时，当r≥4，判断测试捣固焦为高反应性焦炭，当2≤r＜4时，捣固焦为中等反应性焦炭，当r＜2，捣固焦为低反应性焦炭。
[0044]
具体实施例
[0045]
本发明实施例中的捣固焦1为2021年国内某企业自制的捣固焦，其cri为24.25％，csr为63.85％。
[0046]
本发明实施例中的捣固焦2为2021年国内某企业自制的捣固焦，其cri为23.85％，csr为61.23％。
[0047]
本发明实施例中的捣固焦3为2021年国内某企业自制的捣固焦，其cri为24.6％，csr为63.21％。
[0048]
本发明实施例中的捣固焦4为2021年国内某企业自制的捣固焦，其cri为31.95％，csr为55.37％。
[0049]
本发明实施例中的捣固焦灰分组分含量为岛津edx-7000型x射线荧光光谱仪ed-xrf检测得到。
[0050]
本发明实施例中的捣固焦径厚比k和孔隙率x为实验设备为“mac smartscope 2000series全自动智能型煤岩分析系统”采用“图像分析法”测量得到。
[0051]
本发明实施例中的捣固焦在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v为辽宁
ustl01型焦炭综合热性能装置检测得到。
[0052]
实施例1
[0053]
步骤(1)选择待测定的捣固焦1，捣固焦的灰分ad为12.49％，挥发分vd为0.97％，其灰分组分为表1所示，计算得到碱催化指数mcl为3.17；
[0054][0055]
步骤(2)检测所述捣固焦1的气孔结构，检测所述捣固焦的径厚比k为2.62和孔隙率x为55.3％；
[0056]
步骤(3)检测所述捣固焦1的高温反应速率，得到捣固焦在1100℃下溶损反应25％的平均反应速率v为0.2137％/min；
[0057]
步骤(4)对所述捣固焦1的参数进行无量纲化分级处理，3.5≤mci＜4时d1记为4、2.5≤k＜3时d2记为4、55％≤x＜60％时d3记为2，0.2％/min≤v＜0.3％/min时d4记为1；
[0058]
步骤(5)建立捣固焦1反应性评价指数r，所述反应性评价指数r满足如下数学关系式：
[0059]
r＝d1
×
0.2+d2
×
0.1+d3
×
0.1+d4
×
0.6＝4
×
0.2+4
×
0.1+2
×
0.1+1
×
0.6＝2；
[0060]
步骤(6)判断r值大小，评价待测定捣固焦反应性高低。当2≤r＝2＜4时，捣固焦1为中等反应性焦炭。
[0061]
表1捣固焦指标
[0062][0063]
实施例2
[0064]
方法同实施例1，不同点在于：
[0065]
步骤(1)选择待测定的捣固焦2，所述待捣固焦2的灰分ad为12.26％，其灰分组分为表1所示，挥发分vd为1.08％，计算得到碱催化指数mcl为3.01；
[0066]
步骤(2)其中k为2.38，x为54％。
[0067]
步骤(3)其中v为0.6193％/min。
[0068]
步骤(4)对所述捣固焦2的参数进行无量纲化分级处理，3.0≤mci＜3.5时d1记为3、2.0≤k＜2.5时d2记为3、50％≤x＜55％时d3记为1，v＜0.1％/min时d4记为0；
[0069]
步骤(5)建立捣固焦2反应性评价指数r，所述反应性评价指数r为4
[0070]
步骤(6)r＝d1
×
0.2+d2
×
0.1+d3
×
0.1+d4
×
0.6＝3
×
0.2+3
×
0.1+1
×
0.1+5
×
0.6＝4
[0071]
步骤(7)r＝4，捣固焦2为高反应性焦炭。
[0072]
实施例3
[0073]
方法同实施例1，不同点在于：
[0074]
步骤(1)选择待测定的捣固焦3，所述待捣固焦2的灰分ad为12.5％，其灰分组分为
表1所示，挥发分vd为1.09％，计算得到碱催化指数mcl为2.93；
[0075]
步骤(1)其中k为2.05，x为51.3％。
[0076]
步骤(2)其中v为0.1867％/min。
[0077]
步骤(3)对所述捣固焦3的参数进行无量纲化分级处理，2.5≤mci＜3.0时d1记为2、2.0≤k＜2.5时d2记为3、50％≤x＜55％时d3记为1，v＜0.2％/min时d4记为0；
[0078]
步骤(4)建立捣固焦3反应性评价指数r，所述反应性评价指数r为4
[0079]
步骤(5)r＝d1
×
0.2+d2
×
0.1+d3
×
0.1+d4
×
0.6＝2
×
0.2+3
×
0.1+1
×
0.1+0
×
0.6＝0.8
[0080]
步骤(6)r＜2，捣固焦3为低反应性焦炭。
[0081]
实施例4
[0082]
方法同实施例1，不同点在于：
[0083]
步骤(1)选择待测定的捣固焦4，所述待捣固焦2的灰分ad为13.28％，其灰分组分为表1所示，挥发分vd为1.25％，计算得到碱催化指数mcl为3.51；
[0084]
步骤(2)其中k为2.19，x为52.8％。
[0085]
步骤(3)其中v为0.4525％/min。
[0086]
步骤(4)对所述捣固焦4的参数进行无量纲化分级处理，3.5≤mci＜4.0时d1记为4、2.0≤k＜2.5时d2记为3、50％≤x＜55％时d3记为1，v＜0.2％/min时d4记为0；
[0087]
步骤(5)建立捣固焦4反应性评价指数r，所述反应性评价指数r为4
[0088]
步骤(6)r＝d1
×
0.2+d2
×
0.1+d3
×
0.1+d4
×
0.6＝4
×
0.2+3
×
0.1+1
×
0.1+3
×
0.6＝3.9
[0089]
步骤(7)r＜4，捣固焦4为中等反应性焦炭。
[0090]
本发明克服了cri指标对捣固焦在高炉真实反应性代表性不足的缺陷，把焦炭的碱催化作用、气孔结构和在高炉的反应速率都考虑进去转化为一个焦炭反应性评价指数，建立一种综合反映捣固焦反应性的评价方法，有利于提高捣固焦质量，并为高炉操作者提早预判捣固焦对炉况的影响，作出操作应对措施，降低高炉炼铁成本。
[0091]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。