[發(fā)明專利]一種測定焦炭基本強度及抗熱性能的方法

有效

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• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111965042B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李克江;李洪濤;孫敏敏;張建良;王子明;姜春鶴
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明涉及高爐煉鐵用焦炭技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種測定焦炭基本強度及抗熱性能的方法，該方法將待測焦炭樣品切割為標準圓柱形切樣；然后將其橫向放置在壓力設(shè)備下，在常溫下對切樣進行加壓，并對過程中的壓力進行在線監(jiān)測，得到壓力曲線；最后通過對壓力曲線進行統(tǒng)計分析從而得到焦炭的抗壓能力用以表征焦炭的基本強度。本發(fā)明改善了原有焦炭強度檢測方法過程中優(yōu)中選優(yōu)的問題，也避免了模擬高爐反應(yīng)過程與實際反應(yīng)的誤差；直接對焦炭的基本強度以及抗熱性能進行表征，用以評價高爐入爐焦炭的質(zhì)量；此項發(fā)明可以簡單快速并且準確的對焦炭的基本強度進行檢測，為焦炭質(zhì)量評價體系提供新思路和方法。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及高爐煉鐵用焦炭技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測定焦炭基本強度及抗熱性能的方法。

【背景技術(shù)】

焦炭作為高爐作業(yè)最重要的燃料，在高爐中主要起著四方面的作用：1)燃燒提供能量；2)氣化提供還原氣體；3)骨架作用；4)鐵水滲碳劑。其中骨架作用為不可替代作用，特別是在當前及未來高爐大型化、高噴煤比以及礦石劣化的形勢下，骨架作用愈發(fā)重要，成為限制降低焦比的重要因素。焦炭的骨架作用要求焦炭具有較高的強度，所以焦炭強度一直是焦炭最重要的指標。

隨著高爐大型化和高爐噴吹技術(shù)的發(fā)展，對焦炭質(zhì)量要求日益嚴格，同時在人們對高爐內(nèi)焦炭行為的深入了解的同時，傳統(tǒng)的化學組成、篩分組成等指標已不足以全面評價焦炭質(zhì)量。焦炭的冷態(tài)性能、熱態(tài)性能等新的檢驗和評定焦炭質(zhì)量的方法日益得到重視。焦炭在高爐中劣化的模擬指標一般以焦炭的冷態(tài)強度(也稱機械強度或冷強度)和熱態(tài)強度來表示，冷態(tài)強度包括抗碎強度(M₄₀)和耐磨強度(M₁₀)，通過轉(zhuǎn)鼓試驗來測定，但轉(zhuǎn)鼓試驗操作不但繁瑣同時具有一定的局限性，冷態(tài)強度不能反映焦炭在高爐內(nèi)的二次加熱下的熱強度。一般是在冷態(tài)強度基礎(chǔ)上，結(jié)合焦炭的熱態(tài)強度作為綜合衡量與評定焦炭熱穩(wěn)定性的主要依據(jù)，焦炭的熱態(tài)強度是指反應(yīng)性(CRI)及反應(yīng)后強度(CSR)，是衡量焦炭熱態(tài)性能的一對重要指標，也是表征焦炭在高爐(爐身和軟融帶等處)內(nèi)與CO₂發(fā)生反應(yīng)而催化的程度。熱態(tài)強度指標的提出相對冷態(tài)強度指標具有較大的進步，可以很好地彌補只用冷態(tài)強度指標評價焦炭質(zhì)量的不足。

然而現(xiàn)有對冷態(tài)強度和熱態(tài)輕度的測定方法步驟繁瑣，測定指標繁多，容易造成誤差，同時現(xiàn)有測定技術(shù)中對熱態(tài)強度測定的準確定也出現(xiàn)較大偏差，例如，隨著煤資源的逐漸短缺，高品質(zhì)焦炭的產(chǎn)量逐漸下降，在鋼鐵企業(yè)中出現(xiàn)了現(xiàn)有的指標與其在高爐中的應(yīng)用結(jié)果不一致的現(xiàn)象。主要為：普遍認為反應(yīng)性差的焦炭(CRI:40-50；CRI為焦炭反應(yīng)性指標，指以損失的焦炭質(zhì)量與反應(yīng)前焦樣總質(zhì)量的百分數(shù)表示)在高爐中正常使用，而反應(yīng)性好的焦炭(CSR70；CSR為焦炭反應(yīng)后強度，指標以轉(zhuǎn)鼓后大于10mm粒級焦炭占反應(yīng)后殘余焦炭的質(zhì)量百分數(shù)表示)在高爐內(nèi)下降過程中粒度降級嚴重，造成爐內(nèi)透氣透液性變差，影響高爐的穩(wěn)定順行。

出現(xiàn)這種差異的主要原因為：(i)焦炭熱態(tài)性能檢測過程中選用的溫度制度及氣氛制度(恒溫1100℃在CO₂中反應(yīng)2小時)與實際高爐中焦炭溶損反應(yīng)(800℃-1300℃，高爐內(nèi)溶損反應(yīng)實際消耗碳：20-30％)有一定的差異，也就是前期對焦炭強度測定的準確性出現(xiàn)了偏差，造成不理想的運行結(jié)果。(ii)檢測過程中通過破碎機將大塊焦炭破碎至23-25mm的標準顆粒，該過程中焦炭優(yōu)中選優(yōu)問題嚴重，且不能夠代表入爐焦炭的平均水平。

因此，有必要研究一種新的焦炭強度測定方法來應(yīng)對現(xiàn)有技術(shù)的不足，以解決或減輕上述一個或多個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種測定焦炭基本強度及抗熱性能的方法，該方法避免了現(xiàn)有指標測量過程中優(yōu)中選優(yōu)以及測試步驟繁瑣的問題，為焦炭基本強度的表征提供新方法，并且對鋼鐵企業(yè)及實驗室研究均適用。

一方面，本發(fā)明提供一種測定焦炭基本強度及抗熱性能的方法，包括：

S1：利用設(shè)備對隨機選取的多塊焦炭進行切樣處理，獲取多塊第一待測樣品；