[發明專利]一種焦炭反應性測定方法及測定裝置

無效

• 申請號: 200910255612.4
• 申請日: 2009-12-09
• 公開（公告）號: CN101710054A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 曾暉;張建良;李培言;楊天鈞;周生華;左海濱;王延平
• 申請（專利權）人: 萊蕪鋼鐵股份有限公司;北京科技大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本發明屬于焦炭化工技術領域，特別涉及高爐煉鐵工藝中焦炭質量的測定和分析。

背景技術

目前我國90％以上的生鐵都是由高爐生產出來的，而焦炭是高爐生產中必不可少的原料。焦炭在高爐內主要起以下3個作用：(1)還原劑；(2)燃料；(3)骨架，其中的骨架作用是最為重要的，因為它是確保高爐具有良好透氣、透液性的前提條件，到目前為止還未找到能起到同樣作用的有效替代品。衡量焦炭的骨架作用，一般采用測定其反應性和反應后強度的方法，通常采用國標GB/T?4000-2008，其主要步驟如下：

(1)破碎篩分：取有代表性的樣品，利用破碎機破碎到規定粒度，并篩取200g；

(2)裝料：將稱量好的樣品放入專用不銹鋼高溫反應器內，反應器底部鋪一定量的Al₂O₃球，起均勻分布氣流和預熱氣流的作用；

(3)加熱：利用豎式管式爐按規定升溫制度升溫至1100℃，以5L/min的流量通反應氣體CO₂，反應2h后自然冷卻降溫，加熱和冷卻過程中通少量的N₂保護，防止焦炭氧化；

(4)稱量計算：稱量冷卻到室溫的焦炭，利用反應前和反應后重量差計算其反應性，再放入特定的轉鼓中，以20轉/min的轉速轉30min，粒度大于10mm的焦炭所占百分比作為焦炭的反應后強度。

利用GB/T?4000-2008研究焦炭反應性，過程復雜，需要焦炭量多，試驗過程中受人為因素影響較大。

CN1363817公開了入爐冶金焦大型高溫反應爐及實驗方法。特征是反應爐由反應室、加熱室、爐體鐵件、出料裝置組成；反應室由圓形爐甑和爐頂蓋磚、爐底磚構成，并位于反應爐的中間，加熱室位于反應室周圍，加熱元件等距離垂直懸掛在加熱室周圍，爐墻包圍加熱室圓周。特點是模擬冶金焦炭在高爐的軟熔帶和滴落帶受CO₂侵蝕的反應環境，測定入爐冶金焦炭在高溫狀態的反應性及反應后強度，反應試樣量大，最多可達15Kg，焦炭塊度大(與入爐焦相同)，反應溫度高。

CN2613737公開了新型活動式焦炭熱反應試驗爐，涉及檢測焦炭反應性能和反應后強度的高溫反應爐。其解決目前采取的爐殼與爐底保溫層為整體固定及爐殼底部為整體封閉的結構形式所存在的更換高鋁管時要將爐體整體拆除、維修后爐體保溫性能差，導致對測定數據的一致性有影響及維修費用高等問題。其解決方案：本裝置包括爐殼(1)、安裝在爐殼(1)內的纏繞有鐵鉻鋁爐絲的高鋁管(2)、在爐殼(1)與高鋁管(2)之間砌筑的輕質高鋁磚層(3)、固定在爐殼(1)內底部的保溫層(4)及固定在爐殼(1)底部的輪子(5)，其在爐殼(1)底部加工有孔(6)，保溫層(4)加工成固定保溫層(7)和可拆卸的活動保溫層(8)，在爐殼(1)外底部固定擋板支架(9)，擋板(10)連接于擋板支架(9)上。

發明內容

針對現有技術利用GB/T?4000-2008研究焦炭反應性，過程復雜，需要焦炭量多，試驗過程中受人為因素影響較大的不足，本發明提供一種測定焦炭反應性的方法及測定裝置。

發明概述

本發明的測定焦炭反應性的方法，是采用差熱失重設備進行測定，主要基于熱重法理論，反應過程中采集的溫度數據和重量數據，通過數學處理得到重量隨溫度的變化曲線與重量變化率隨溫度的變化曲線。由熱重法記錄的重量變化對溫度的關系曲線為熱重曲線(TG曲線)，從TG曲線還可得到試樣組成、熱穩定性、熱分解產物和熱分解動力學等數據。

本發明還提供一種能充分反映焦炭反應性能的、模擬高爐內氣氛的實驗裝置，使它具有操作簡單、便于掌握，且能真實反映焦炭在高爐內的狀況。該裝置具有占用面積小、簡單實用、易于掌握的特點，試驗結果與GB/T?4000-2008有良好的一致性。

發明詳述

本發明的技術方案詳細說明如下：

一種焦炭反應性測定方法，是利用微機差熱分析儀，確定焦炭反應開始溫度，步驟如下：

1)取樣品焦炭100～500g，利用干燥箱在105℃下干燥1h后全部破碎至20～156μm；

2)取破碎好的焦炭30～200mg，放入坩堝中，坩堝內徑1～4mm，高1～6mm，材質為95wt％Al₂O₃；

3)將步驟2)的坩堝放入微機差熱分析儀內，按5～30℃/min的升溫速率升溫，升溫至700～1100℃，在此升溫過程中通N₂保護；