捣固焦炭内在质量及等反应后强度指标.doc

捣固焦炭内在质量及等反应后强度指标
姚怀伟1,郑明东1,张小勇1,吴光友1,张献杰2
(,安徽马鞍山 243002;,安徽合肥 230009)
摘要:为了研究捣固焦炭对大高炉的适应性,在1050~1200℃使用焦炭连续热反应装置对A类顶装焦、B类捣固焦、C类捣固焦3类焦炭进行等温等反应的溶损反应。当焦炭的失重率分别达到30%,35%,40%时,停止反应,通过I型转鼓检测焦炭的反应后强度。结果表明:捣固处理在一定程度上可以改善焦炭的热态性质;在1100~1150℃时焦炭强度破坏程度最严重;等反应后强度与国家标准CSR存在差异性。
关键词:焦炭;等反应;反应后强度
由于钢铁和焦炭产能过剩,一方面高炉对焦炭质量,尤其是热态性质提出了更高的要求,另一方面优质炼焦煤资源短缺。为降低炼焦成本,发展了配煤中添加弱黏煤甚至不黏煤的工艺与技术,捣固炼焦成为部分焦化企业新建焦炉的首选[1]。同样配煤结构情况下,捣固焦的冷态和热态性质确有较大程度的改善,但当使用稍高比例的弱黏煤炼焦时,焦炭的冷态强度与热反应性CRI和反应后强度CSR的相互关系与常规顶装焦炭所呈现的规律存在较大差异,使得捣固焦难以在大高炉上推广应用[2]。这里既有对捣固焦质量研究不够的问题,也有高炉过分强调焦炭热性质要求的缘故[3]。文献[4]对比研究了同样配比的顶装和捣固焦炭热性质,当配入较大弱黏煤或不黏煤时,由于捣固焦炭相对致密,存在虚反应性的现象。另外,国家标准CRI为等时间、等温度反应量,其标准忽略了捣固焦开始反应阶段扩散作用的影响,本文为此提出等反应后强度的概念[5]。Nomura等人[6]依据高炉操作,提出采用20%固定失重率的方法来评价焦炭溶损反应后强度。郭瑞等人[7]研究了控制失重率下焦炭的溶损动力学。炉料到风口焦炭溶损反应的最大量为35%左右,本文针对大容积高炉对焦炭性质需求,研究过程中也将失重率控制在这个范围内,采用连续热反应性装置研究捣固焦的热态性质变化规律,以期指导捣固配煤和客观评价捣固焦炭质量。
1 试验部分
试样
试验用焦炭分别取自国有大型钢铁企业顶装(A类)、捣固(B类)和大型民营焦化捣固(C类)生产焦。焦炭性能指标见表1。
试验方案
首先确定4个反应温度点(1050,1100,1150,1200℃),当失重率达到30%,35%,40%时结束反应,分别测出焦炭等反应后强度,然后选出3类焦炭强度差异明显的数据作为参考标准,从而得出指标的温度和反应量。
试验方法与结果表征
焦炭工业分析采用GB/T2001—1991方法测定。机械强度M40和M10按照GB/T2006—2008方法测定,焦炭反应性及反应后强度采用GB/T4000—2008方法测定。
焦炭的光学组织、反应前后的显气孔率等指标分别采用YB/T077——84标准进行测定。
焦炭连续反应性测定在自行研制的连续热反应性装置上进行,按文献[8]所述方法自动记录任一时刻的反应量。并假设开始(
θ0)焦炭的质量为m0,而任意时刻θi时反应后焦炭质量为mi,任意时刻θi时的焦炭转化率Xi定义为:
焦炭等反应性后强度测定:焦样用量200g,反应器升温至400℃时开始通N2保护,快速升温至指定温度(1050,