[发明专利]一种焦炭反应性测定方法及测定装置

说明书

技术领域

本发明属于焦炭化工技术领域，特别涉及高炉炼铁工艺中焦炭质量的测定和分析。

背景技术

目前我国90％以上的生铁都是由高炉生产出来的，而焦炭是高炉生产中必不可少的原料。焦炭在高炉内主要起以下3个作用：(1)还原剂；(2)燃料；(3)骨架，其中的骨架作用是最为重要的，因为它是确保高炉具有良好透气、透液性的前提条件，到目前为止还未找到能起到同样作用的有效替代品。衡量焦炭的骨架作用，一般采用测定其反应性和反应后强度的方法，通常采用国标GB/T 4000-2008，其主要步骤如下：

(1)破碎筛分：取有代表性的样品，利用破碎机破碎到规定粒度，并筛取200g；

(2)装料：将称量好的样品放入专用不锈钢高温反应器内，反应器底部铺一定量的Al₂O₃球，起均匀分布气流和预热气流的作用；

(3)加热：利用竖式管式炉按规定升温制度升温至1100℃，以5L/min的流量通反应气体CO₂，反应2h后自然冷却降温，加热和冷却过程中通少量的N₂保护，防止焦炭氧化；

(4)称量计算：称量冷却到室温的焦炭，利用反应前和反应后重量差计算其反应性，再放入特定的转鼓中，以20转/min的转速转30min，粒度大于10mm的焦炭所占百分比作为焦炭的反应后强度。

利用GB/T 4000-2008研究焦炭反应性，过程复杂，需要焦炭量多，试验过程中受人为因素影响较大。

CN1363817公开了入炉冶金焦大型高温反应炉及实验方法。特征是反应炉由反应室、加热室、炉体铁件、出料装置组成；反应室由圆形炉甑和炉顶盖砖、炉底砖构成，并位于反应炉的中间，加热室位于反应室周围，加热元件等距离垂直悬挂在加热室周围，炉墙包围加热室圆周。特点是模拟冶金焦炭在高炉的软熔带和滴落带受CO₂侵蚀的反应环境，测定入炉冶金焦炭在高温状态的反应性及反应后强度，反应试样量大，最多可达15Kg，焦炭块度大(与入炉焦相同)，反应温度高。

CN2613737公开了新型活动式焦炭热反应试验炉，涉及检测焦炭反应性能和反应后强度的高温反应炉。其解决目前采取的炉壳与炉底保温层为整体固定及炉壳底部为整体封闭的结构形式所存在的更换高铝管时要将炉体整体拆除、维修后炉体保温性能差，导致对测定数据的一致性有影响及维修费用高等问题。其解决方案：本装置包括炉壳(1)、安装在炉壳(1)内的缠绕有铁铬铝炉丝的高铝管(2)、在炉壳(1)与高铝管(2)之间砌筑的轻质高铝砖层(3)、固定在炉壳(1)内底部的保温层(4)及固定在炉壳(1)底部的轮子(5)，其在炉壳(1)底部加工有孔(6)，保温层(4)加工成固定保温层(7)和可拆卸的活动保温层(8)，在炉壳(1)外底部固定挡板支架(9)，挡板(10)连接于挡板支架(9)上。

发明内容

针对现有技术利用GB/T 4000-2008研究焦炭反应性，过程复杂，需要焦炭量多，试验过程中受人为因素影响较大的不足，本发明提供一种测定焦炭反应性的方法及测定装置。

发明概述

本发明的测定焦炭反应性的方法，是采用差热失重设备进行测定，主要基于热重法理论，反应过程中采集的温度数据和重量数据，通过数学处理得到重量随温度的变化曲线与重量变化率随温度的变化曲线。由热重法记录的重量变化对温度的关系曲线为热重曲线(TG曲线)，从TG曲线还可得到试样组成、热稳定性、热分解产物和热分解动力学等数据。

本发明还提供一种能充分反映焦炭反应性能的、模拟高炉内气氛的实验装置，使它具有操作简单、便于掌握，且能真实反映焦炭在高炉内的状况。该装置具有占用面积小、简单实用、易于掌握的特点，试验结果与GB/T 4000-2008有良好的一致性。

发明详述

本发明的技术方案详细说明如下：

一种焦炭反应性测定方法，是利用微机差热分析仪，确定焦炭反应开始温度，步骤如下：

1)取样品焦炭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，放入坩埚中，坩埚内径1～4mm，高1～6mm，材质为95wt％Al₂O₃；

3)将步骤2)的坩埚放入微机差热分析仪内，按5～30℃/min的升温速率升温，升温至700～1100℃，在此升温过程中通N₂保护；