焦炭热反应性及反应后强度检测注意事项
焦炭热反应性及反应后强度检测过程中注意事项前言 通过日常的工作经验，发现影响结果的事项：样品的制备、热电偶的位置、自动控温的参数、气流的控制、二氧化碳的纯度。焦炭在高炉中发挥供热、还原剂、骨架等作用是高炉冶炼必选的原料之一。焦炭的热反应性及反应后强度，是评价焦炭的重要指标，对高炉冶炼影响很大。随着高炉大型化，这两个指标也越来越受到人们的重视。我国于 1983 年制定了检测这两项指标的国家标准，并用相应的指标来控制焦炭质量，并于 1996 年和2008 年对焦炭反应性及反应后强度的检验方法的国标进行修订，但是由于试验条件不易掌握，导致检测结果误差较大，影响了对焦炭质量的评价。根据本化验室在检测这两项指标的过程中积累的经验，提出检测过程中应注意的问题与大家讨论，不足之处，请同行指教。一、严格按国标制样，使粒度形状尽量接近。1.按国标规定的制样方法，按比例取直径大于 25mm 焦炭 20kg，去掉泡沫焦和炉头焦。破碎混合缩分出 10kg。再用直径 25mm 和 23mm 圆孔筛筛分，直径大于 25mm 的焦块再破碎筛分，取直径大于 23mm 筛上物，去除片状焦和条状焦，缩分焦炭 2kg，分两次置于转鼓中，以每分钟 20 转的转速，转 50 转，缩分出900g 分四份。这种方法虽然比较科学、简单易行，但是焦块形状不规则，粒度存在差别。由于受试验条件的限制，本化验室采用 83 年国标中人工调制焦球的制样方法，将焦块用小锤制成焦球，使之通过标准筛上得圆孔，这种方法的不足之处是消耗工时太长，但制成的焦球形状、大小都很相似，即粒度几乎一样，试验结果有较好的重复性，并且在不上制样转鼓，减少试验投资。取样时一定要选择粒度相接近的焦炭，因为焦块粒度和形状对反应性有一定影响，粒度范围宽，形状变化大，必然会使检测数据偏差较大，最简单的办法除了目测观察其大小是否均匀外，每次试验不仅要保证试样质量符合标准，同时还要尽量使试样的焦块数目相等。在反应器底部装 100mm 厚高铝球时要装平，装焦块时也要均匀装平。2.按国标规定，焦炭装入反应器前需在烘箱干燥，温度在 170-180，干燥 2 小时，去除焦炭外表的吸附水分，放入干燥器中冷却到室温。称取（200±0.5）g 干燥后的焦块装入反应器。为防止试验过程中焦样丢失，影响试验的准确性，试验做完后，清点焦块数目，检查与装入数是否一致，还要检查一下反应后的焦块，看有无粒度特别小或外观异常的焦块，如果有说明取样不好，检测结果的代表性和准确性差。二、热电偶顶端位置。在试验过程中使用热电偶时一定要注意，热电偶里面的铂丝顶端可能没有到达外管的顶端，会无形中造成测量温度比实际温度偏低，使中心温度超过1100。以为温度升高，加快焦炭与二氧化碳的反应，使其反应性升高。三、设定好自动控温参数。目前反应性测定仪的温度控制系统都是由智能仪表来完成，通过调节内部参数来控制温度。系统参数设定不理想，控制温度不稳定，影响反应结果。升温时间一般在 100 分钟左右，升温速度控制较好时，通入二氧化碳反应期间，反应温度控制比较稳定，整个反应期间温度上下起伏波动小。四、控制好温度。 1.温度控制是整个反应的关键。当反应器中中心温度达到 400时，以0.8L/min 的流量通入氮气，保护焦炭防止烧损。温度升至 1000时，查看温控系统是否将炉壁温度控制切换至中心温度控制，如果切换不正常应及时处理，否则会导致中心温度不再升高，增加升温时间，影响检测结果。当中心温度达到 1050时，加热二氧化碳出气管，当温度达到 1100时切断氮气通入二氧化碳，通入二氧化碳后温度会有所降低，此时要根据降温多少及时调整，在10min 内把中心温度恢复到（1100±5）。整个反应过程应保持在（1100±5）。2.恒温段在焦炭检测中很重要，对焦炭的反应性影响很大。保温不好，恒温段就会偏小或不存在；炉丝使用时间过长出现下滑，恒温段也发生变化。而焦炭装入反应器后，在反应炉中的位置确定，焦炭的总高度一定，要保持焦炭通二氧化碳过程中一直处于（1100±5）之间才符合国家标准。否则检测结果就有所偏差。五、控制好气体流量。二氧化碳气流量大小，对反应性和反应后强度的测定有较大影响，其流量应为 5L/min（经换算后约为 0.37m?0?6/h）。二氧化碳流量大，反应性升高，反应后强度降低。二氧化碳流量小，反应性降低，反应后强度升高。气体流量不准确会影响检测结果的准确性。定期用湿式流量计对二氧化碳流量进行标定，提高反应性和反应后强度的准确性。氮气作为保护气体，流量过大会造成资源浪费，流量太小会造成焦炭烧损，应控制在 0.8L/min 左右，其流量的精确程度不会对检测结果造成较大影响。六、对二氧化碳干燥去除水分。在通二氧化碳过程中，如果有少量水分存在，在发生 CO2+C2CO 反应的同时，H2O 也发生反应，即 H2O+CCO+H2，有人对不同温度 H2O 和 CO2 与焦炭反应速率常数进行测定，结果表明：在相同条件下，低温时焦炭与 H2O 反应速率要高于与 CO2 反应速率，高温时相差不大。造成反应速率差异是因为其反应方式不同，即在 1100时，CO2 反应侵入到焦炭内部，而水蒸气则接近界面反应，从而更有利于水蒸气反应。大量实验表明，二氧化碳中含水对焦炭热反应和反应后强度有影响。水含量高反应性增大，反应后强度降低。所以在二氧化碳通入反应器之前要进行干燥脱水，否则会对焦炭的反应性及反应后强度产生影响。七、供气系统要严密。只有保证供气系统严密，流量调节才可以准确，从而提高检测结果的准确性。供气系统不严密，二氧化碳未完全参加反应，焦炭反应性降低，反应后强度增高，致使检测结果偏差大。不能反映焦炭的真实品质。应不定期对供气系统进行气密性检查，以保证检测结果的准确性。总之，在焦炭反应性及反应后强度的检测过程中，要严格执行国家标准，并在以上几个方面加以注意，即可得到比较准确的检测结果。以便更好的服务于生产和客户需求。王玉祥2014 年
