[發(fā)明專利]一種測定鐵焦高溫粉化性能的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110044480.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN112903513A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 儲(chǔ)滿生;鮑繼偉;柳政根;唐玨;韓冬;曹來更;郭俊;王茗玉;閆瑞軍;趙子川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/04
• 分類號(hào): G01N5/04
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發(fā)明公開了一種測定鐵焦高溫粉化性能的方法。該方法包括：制取橢球形鐵焦試樣500±1g；將鐵焦試樣在N₂保護(hù)下以≤10℃/min的升溫速度加熱至900～1200℃；然后，在此溫度下與CO₂、CO、N₂混合氣體恒溫反應(yīng)1～2h；反應(yīng)后的鐵焦試樣進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)，并用3.15mm的圓孔篩對(duì)轉(zhuǎn)鼓后鐵焦試樣進(jìn)行篩分，通過轉(zhuǎn)鼓后小于3.15mm鐵焦試樣占反應(yīng)后殘留鐵焦試樣的質(zhì)量百分比作為鐵焦的高溫氣化反應(yīng)后粉化性指數(shù)。本發(fā)明提出的檢測方法能夠更加客觀、準(zhǔn)確得模擬高爐試驗(yàn)條件下鐵焦高溫氣化反應(yīng)后的粉化情況。而且是對(duì)高反應(yīng)性鐵焦這種低碳高爐新型爐料高溫粉化性能檢測方法的補(bǔ)充。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測定鐵焦高溫粉化性能的方法，屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鐵焦是鐵礦石與煤共炭化的產(chǎn)物。鐵礦石在炭化過程中還原為金屬鐵，對(duì)鐵焦的碳溶損反應(yīng)有催化作用，可以大大提高鐵焦的氣化反應(yīng)活性，降低氣化反應(yīng)開始溫度。日本有關(guān)學(xué)者研究認(rèn)為利用高反應(yīng)性焦炭是降低熱儲(chǔ)備區(qū)溫度實(shí)現(xiàn)低碳高爐的有效對(duì)策。因此，高爐使用高反應(yīng)性鐵焦可以提高反應(yīng)效率，降低燃料比，減少二氧化碳排放。日本JFE鋼鐵公司采用鐵焦代替部分焦炭，并與含鐵爐料混裝入爐進(jìn)行了高爐冶煉試驗(yàn)，試驗(yàn)期間高爐操作穩(wěn)定，燃料比降低，取得了不錯(cuò)的效果。

對(duì)于傳統(tǒng)冶金焦炭，在高爐內(nèi)主要起到還原劑、熱源、料柱骨架及鐵水滲碳劑的作用。隨著現(xiàn)代高爐大型化，高噴煤比，富氧強(qiáng)化冶煉的發(fā)展，焦炭作為料柱骨架的作用至關(guān)重要。碳溶損反應(yīng)是造成焦炭在高爐內(nèi)劣化、強(qiáng)度降低的主要原因之一。進(jìn)入900-1300℃軟融帶后，焦炭受到高溫?zé)崃?，尤其是碳溶反?yīng)的作用，使焦炭結(jié)構(gòu)遭到破壞，氣孔率増大，強(qiáng)度降低，并在下降過程中受擠壓、摩擦作用，使焦炭塊度減小和粉化，料柱透氣性變差。利用鐵焦代替部分焦炭進(jìn)行高爐冶煉，與傳統(tǒng)冶金焦炭不同的是鐵焦具有較高的氣化反應(yīng)性和較低的氣化反應(yīng)開始溫度，會(huì)加速鐵焦的劣化，鐵焦的塊度和強(qiáng)度會(huì)急劇下降，產(chǎn)生碎焦和粉末，影響料柱透氣性。然而，有關(guān)研究證明正因?yàn)殍F焦的高反應(yīng)性，減少了焦炭的劣化，對(duì)焦炭具有保護(hù)作用，加強(qiáng)其高溫強(qiáng)度，保證其骨架作用。

針對(duì)以上鐵焦的反應(yīng)劣化特征，應(yīng)對(duì)其高溫冶金性能，尤其是高溫粉化性能進(jìn)行檢測與表征。然而，有關(guān)鐵焦高溫粉化性能測定方法的文獻(xiàn)罕有報(bào)道?，F(xiàn)行的焦炭高溫冶金性能表征主要還是反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度，其在一定程度上可以反應(yīng)焦炭的高溫粉化情況，焦炭反應(yīng)性越好，反應(yīng)后強(qiáng)度越低，高溫反應(yīng)后形成的粉末越多。各國通用的焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度試驗(yàn)方法是在1100℃下與純CO₂等溫反應(yīng)2小時(shí)。以焦炭反應(yīng)前后失重率表示焦炭的反應(yīng)性，以轉(zhuǎn)鼓測試后，粒度大于10mm的焦炭質(zhì)量占反應(yīng)后焦炭質(zhì)量的百分比表示焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度。但是，此測定方法不能真實(shí)反映高爐爐內(nèi)實(shí)際條件。具有一定的局限性。此方法不適用于鐵焦高溫粉化性能的表征。

中國專利公開為CN109596662A公開了一種檢測焦炭熱態(tài)粉化性能的方法。首先，對(duì)200g焦炭進(jìn)行反應(yīng)測試，測試條件是以5℃/min升溫速率將焦炭從25℃升溫至1100℃，向焦炭反應(yīng)性測試裝置中通入N₂，焦炭在1100℃下恒溫2h，通入CO₂進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)后篩分，稱量篩分出的粒徑10mm的焦炭質(zhì)量得到m₁；將篩分出的粒徑≥10mm的焦炭置于I型轉(zhuǎn)鼓中旋轉(zhuǎn)400-800圈，取出I型轉(zhuǎn)鼓中焦炭，稱量粒徑10mm的焦炭質(zhì)量得到m₂。計(jì)算焦炭反應(yīng)后粉化指數(shù)CPR＝(m₁+m₂)/200*100％。該方法采用的還是傳統(tǒng)的焦炭反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度測試方法。所采用的檢測條件，不能真實(shí)反應(yīng)高爐內(nèi)復(fù)雜的氣氛以及溫度，尤其是氣體種類、氣體比例及溫度影響著焦炭(或鐵焦)碳溶損反應(yīng)的進(jìn)度及速度，最終影響到焦炭氣化反應(yīng)后的粉化情況。