[发明专利]一种模拟焦炭在高炉软熔带劣化过程的试验方法及模拟装置

说明书

一种模拟焦炭在高炉软熔带劣化过程的试验方法：制备试验用焦炭及烧结矿；混合活性炭和碳酸盐类碱金属，并将其混合物置入器皿中；等量称取两份试验焦炭及一份试验烧结矿；在筛状隔板上自下往上依次铺钢铝球、焦炭、烧结矿层、另一份焦炭；加热；称重；转鼓试验；对转鼓后粒度≥10mm焦炭称重；计算CRI₁₄₀₀及CSR₁₄₀₀：对同一高炉每天使用焦炭均照上述步骤重复进行；判别。模拟装置主要由外刚玉器皿，加热器、氮气管、开关阀组成，其在外刚玉器皿中有内刚玉器皿；在内刚玉器皿的下部有筛状隔板且两者之间为汽化腔；气体混合管的一端置入内刚玉器皿中，其另一端上有CO₂入口及CO入口并在这两个入口处连接对应的气体管。本发明与高炉实际更符，具有更强指导意义。

技术领域

本发明涉及一种试验方法及装置，确切地属于一种模拟焦炭在高炉软熔带劣化过程的试验方法及模拟装置。

背景技术

焦炭是高炉炼铁的主要原料之一，对高炉生产操作的稳定顺行起着非常重要的作用，焦炭质量的波动，是造成高炉生产波动的最重要原因。因此对于焦炭质量的评价，尤其是焦炭在高炉内劣化过程的评价成为了本领域研究人员致力于研究的课题。

焦炭在高炉中主要起到骨架、还原剂和提供热源三个方面的作用，其中还原剂和提供热源的作用可以通过喷煤来替代，但其骨架作用是难以替代的。焦炭在高炉内的骨架作用主要体现在软熔带。焦炭质量的好坏会直接影响到软熔带的透气性，从而影响到高炉风量、焦比等一些重要的高炉操作指标。

现阶段行业内对焦炭在高炉内劣化行为的模拟方法主要采用的是GB/T4000-2008《焦炭反应性及反应后强度实验方法》。其测定方法是按照在温度1100℃、炉内反应气氛为100%CO₂、并在固定的2h反应时间条件下测定得出的评价结果。通过生产实践的使用，本申请人发现，按照GB/T4000-2008《焦炭反应性及反应后强度实验方法》，与现场高炉的运行条件存在较大的差别，不能准确指导现场生产。

本申请人经长期观察、分析及研究，发现焦炭在高炉内实际所经历的是一个升温过程，尤其是软熔带，反应温度远高于1100℃；反应气体也不是单一的CO₂气体，而是由CO、N₂、CO₂组成的混合反应气体，且在不同的温度段其组成混合反应气体中的CO、N₂、CO₂体积含量会产生变化。因此现有的国标方法采用固定的1100℃、100%CO₂对焦炭在高炉内实际所经历的劣化环境缺乏模拟性，特别是对焦炭在高炉内软熔带（1100-1400℃）的性能缺乏模拟性及指导性。因此已经引起本技术领域的技术人员高度重视，并在积极探索能够更准确地模拟焦炭在高炉内劣化行为的试验方法。如经检索：

中国专利申请号为CN201010157449.0的文献，其公开了《一种焦炭反应性和反应后热处理性的检测方法及其装置》。该文献是在先升温后等温条件下，利用电子天平称量焦炭失重量检测焦炭汽化开始温度、反应性和反应后热处理性。此文献方法虽然最高温度可达1500℃～1600℃，但实际上焦炭的最高反应温度为1100℃，只是将反应后的焦炭在氮气保护下升温至1500℃～1600℃进行热处理。在热处理这一阶段由于缺乏反应气体CO₂，焦炭是不发生反应的。而在高炉实际生产过程中，在1100~1600℃这一阶段，焦炭与CO₂的熔损反应一直存在，故该文献缺乏对焦炭在高炉内软熔带（1100-1400℃）的性能模拟。

中国专利申请号为CN200910054131.7的文献，其公开了《一种高炉用焦炭反应后强度测定方法及装置》，其在一定温度下通入混合反应气体，当焦炭试样的失重率达到设定要求值时，停止实验，测定恒定失重率下的焦炭热强度。此文献的实验温度为恒定的1100℃，只是对焦炭的反应性进行了设定，故该文献对焦炭在高炉内软熔带（1100-1400℃）的性能缺乏模拟性。