[發明專利]一種冶金焦炭初始反應溫度的測定方法及裝置

在審

• 申請號: 201610123940.9
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105651407A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 史世莊;汪恭二;羅永輝;毛彥高;鄭齊
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01N25/00;G01N1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬焦炭化工和鋼鐵冶金領域，具體涉及一種現代高爐冶金焦初始反應溫度 的測定方法及裝置。

背景技術

焦炭廣泛用于高爐煉鐵、沖天爐熔鐵、鐵合金冶煉和有色金屬冶煉等生產，但主要 用途還是用于高爐煉鐵。焦炭在高爐內主要起著供熱、還原劑、滲碳劑以及料柱骨架作用， 目前隨著高爐的大型化以及噴煤水平的提高，供熱、還原劑、滲碳劑均可部分被其他物料替 代，唯獨料柱骨架作用不但不能夠被替代，反而隨著現代高爐的大型化和強化冶煉，料柱骨 架作用顯得更加重要。

鐵礦石（氧化鐵）在高爐內的還原反應主要有間接還原和直接還原兩類，在高爐上 部的低溫區為間接還原，在高爐下部的高溫區為直接還原。焦炭的初始反應溫度是鐵礦石 在高爐上部低溫區的間接還原和下部高溫區的直接還原的分界溫度，它決定高爐熱儲備區 的溫度和上下部的溫度分布和區域熱平衡。鐵礦石還原反應方式的不同，其熱效應不同，間 接還原其熱效應為放熱反應，直接還原其熱效應為吸熱反應，所以不同的還原反應對高爐 內熱能利用的影響也不同。從熱效應的角度看，直接還原反應大量吸熱，不利于高爐內熱能 的利用；又因碳溶損反應使焦炭氣孔率削弱，故高爐內應盡可能發展間接還原。

焦炭初始反應溫度是高爐內直接還原區和間接還原區的分界溫度，它決定了高爐 內直接還原區和間接還原區的位置和大小，決定了高爐熱儲備區溫度，進而影響上下部的 溫度分布和區域熱平衡以及煤氣化學能的利用。研究表明，焦炭初始溫度每下降100℃，高 爐內還原劑消耗量將減少2.1kg/t鐵，煤氣利用效率將提高0.35％；焦炭初始反應溫度與反 應性和反應后強度密切相關，而反應性和反應后強度與高爐料柱的透氣性密切相關，故焦 炭初始反應溫度與高爐料柱的透氣性也密切相關。

所以焦炭的初始反應溫度也是評價焦炭質量的另一重要參數指標。

我國對于焦炭質量的評價方法通常包括冷態強度和熱態強度，具有耐磨指數低、 抗碎強度高、反應性較低、反應后強度高的焦炭作為優質焦炭的評判標準，其中采用國標 GB/T4000-2008來測定焦炭反應性及反應后強度。

目前，對焦炭初始反應溫度日益重視，研究較多，但焦炭初始反應溫度測定方法的 研究較少。

如專利CN101710054公開了，其特征在于在微機差熱分析儀的差熱天平的一段放 置裝有焦炭樣品的坩堝，另一端放置空坩堝作對比，利用微機差熱分析儀記錄焦炭反應溫 度和重量的數據，然后做溫度-重量曲線，對曲線做斜率為-1的切線，找出切點對應溫度，此 溫度即為焦炭初始反應溫度。該方法將焦炭細粉至74～386μm，測定的是超細焦粉的反應溫 度，而不是具有不規則多孔體焦塊的反應溫度，不能反映焦塊表面和孔結構的性質。另外， 通過所得數據經過人工作圖得到焦炭初始反應溫度，是間接溫度而不是直接測定的溫度。 與GB/T4000-2008規定的測定焦炭熱性質的方法相去甚遠，難以反映塊狀焦炭在高爐內的 反應情形和初始反應溫度。

如專利CN101825548公開了焦炭反應性和反應后熱處理性的檢測方法，其測定焦 炭的初始反應溫度是采用焦炭反應性和反應后熱處理性的檢測裝置，其測定原理是稱重整 個反應器，并且以焦炭試樣失重速率達到規定值時的溫度為焦炭的初始反應溫度。該方法 測定困難，設備結構復雜。

又如日本KenichiHiguchi等人在研究鐵焦的反應性時，測定鐵焦的初始反應溫 度是采用CRS反應裝置，其測定原理是對裝有塊焦樣的反應器稱重（懸掛式），以開始失重的 溫度為焦炭初始反應溫度。該方法測定困難，因為反應器上連接有進氣管出氣管，影響稱 重。

再如我國的劉朋飛等人在研究焦炭的反應性時，確定焦炭的初始反應溫度是采用 測定不同溫度下的反應性，由溫度-反應性曲線外延至反應性為零時的溫度定為焦炭的初 始反應溫度。該方法測定量大，曲線外延間接確定焦炭初始反應溫度不準確。

總之，焦化和冶金工作者對焦炭初始反應溫度日益重視，研究較多，但對其測定方 法的研究不夠深入。

發明內容

本發明的目的在于補充一種評價焦炭質量的另一重要參數指標即焦炭初始反應 溫度，提供了一種更為準確的焦炭初始反應溫度的測定方法及裝置。