冶金焦炭反应性的测试方法技术

一种检测冶金焦炭反应性的方法，将粒度为3-6mm的焦炭试样在1100℃与二氧化碳进行气化反应，得到焦炭气化反应转化率和转化速率，计算试样转化率为3％～10％之间的平均转化速率v3-10(％/min)，以此来作为评价焦炭反应性的指标。由于该粒度级别焦炭转化率为3％～10％之间的反应模式为化学反应与内扩散混合控制，控制模式与块状焦炭气化反应的控制模式相同，因此检测得到的v3-10指标与焦炭国标反应性CRI高度相关。

Standard Test Method for reactivity of metallurgical coke

A method for the detection of metallurgical coke reactivity, the particle size of 3-6mm gasification reaction of coke samples at 1100 DEG C and carbon dioxide, get the gasification reaction of coke conversion and conversion rate, conversion rate for calculating sample average conversion rate of 3% ~ 10% v3-10 (%/min), in order to evaluate as coke reactivity index. Because the level of granularity coke conversion reaction mode of 3% ~ 10% between chemical reaction and diffusion in hybrid control, control mode and massive coke gasification reaction of the same, so the detection of the v3-10 index and the coke reactivity of CRI is highly related to gb.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焦化
，特别涉及高炉用焦炭反应性的检测技术背景高炉冶炼需要焦炭有稳定而适宜反应性。目前最常用的检测焦炭反应性的方法是国标GB/T 4000-2008，该方法采用的是200g粒度为23～25mm的块状焦炭在1100℃与流量为5L/min的二氧化碳反应120min后，用焦炭质量损失的百分率表示焦炭反应性指数CRI(％)。根据标准的要求该方法需要在20kg焦炭中破碎、筛选出200g符合要求的试样，所需的试样量较多，适用于工业焦炭的检测和规模较大的试验。而对于在实验室中研究配煤炼焦效果的公斤级小规模炼焦试验并不适用。因此需要一种检测少重量、小粒度焦炭试样反应性的方法，检测的的指标要与CRI有很高的相关性。CN101710054A提供了一种焦炭反应性的测定方法，首先将焦炭破碎至74～386μm，然后放入特制坩埚中，采用热天平连续测焦炭试样在气化反应中的重量变化并绘制重量-温度图。以焦炭的开始反应温度做为表征焦炭反应性的指标，但该专利技术使用内径1-4mm、高1-6mm的坩埚，只能测量粉末状(微米级)焦炭试样。微米级的粉末状焦炭基本排除了二氧化碳在焦炭孔结构中扩散的影响，而块状焦炭在与二氧化碳的反应过程中存在明显的内扩散作用，其反应性在一定程度上受自身孔结构的影响。因此微米级焦炭的气化反应性与块状焦炭反应性的相关性不明显。综上所述，特别需要一种检测少重量、小粒度焦炭试样反应性的方法作某些情况下国标CRI指标的补充。理论分析和实验表明在1100℃测试条件下，粒度为20mm左右的块状焦炭的气化反应是化学反应与内扩散混合控制的，粒度为3-6mm的颗粒状焦炭的气化反应过程是由混合控制逐渐转入内扩散控制。本专利技术依据颗粒状焦炭气化反应过程控制转变的特点，检测得到颗粒状焦炭与块状焦炭反应性CRI高度相关的反应速率指标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术，提出一种检测少重量、小粒度焦炭试样反应性的检测方法。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种冶金焦炭与二氧化碳气化反应性的测定方法：(1)将500g焦炭进行破碎、筛分，称量，得到3-6mm的试样20g，将试样装入内径20mm的反应管中；(2)将反应管在加热炉内从室温升至1100℃，400℃以后通入氮气保护试样不被氧化，到达1100℃以后切断氮气，改通入二氧化碳与试样进行气化反应；(3)60min后停止加热，并切断二氧化碳，改通入氮气保护试样直至试样冷却；(4)计算试样转化率为3％～10％之间的平均转化速率v3-10(％/min)。本专利技术产生的有益效果是：(1)避免使用大量试样，适于公斤级的炼焦配煤实验对检测焦炭反应性的要求；(2)减少了测试过程的粉尘污染和有害气体的排放；(3)由于该粒度级别焦炭转化率为3％～10％之间的反应模式为化学反应与内扩散混合控制，控制模式与块状焦炭气化反应的控制模式相同，因此检测得到的指标与国标CRI高度相关。附图说明图1是通过本专利技术检测的某种焦炭试样的转化速率-转化率曲线。图2是本专利技术检测的转化率为3％～10％之间的平均反应速率(v3-10)与国标CRI指标的相关性。具体实施方式(1)将某焦炭试样称出500g并进行破碎、筛分，称量，得到3-6mm的试样20g，将试样装入内径20mm的反应管中；(2)将反应管在加热炉内从室温升至1100℃，400℃以后通入500mL/min的氮气保护试样不被氧化，到达1100℃以后切断氮气改通入500mL/min的高纯二氧化碳与试样进行气化反应，通过气体在线分析装置检测反应后尾气中一氧化碳的浓度和二氧化碳的浓度并计算焦炭气化反应转化率和转化速率，也可以通过天平实时测量焦炭试样的减重量并计算焦炭气化反应转化率和转化速率，焦炭试样的转化速率-转化率曲线见图1，可见当转化率为3％之前反应不稳定，控制模式是由外扩散控制逐渐转入化学反应控制。3％之后转入化学反应与内扩散混合控制，达到10％以后由于灰分层加厚，反应气体和气体产物穿过灰分层变得困难，气化反应控制模式由混合控制转入了内扩散控制；(3)60min后停止加热并切断二氧化碳改通入氮气保护试样直至试样冷却。(4)计算转化率为3％～10％过程的平均转化速率(v3-10)，计算得到焦炭试样1的v3-10为0.586％/min，以此来作为评价焦炭反应性的指标。按以上步骤测试10种焦炭试样的v3-10，见表1。为了验证v3-10与国标反应性指标CRI的相关性，将v3-10与CRI的作图并统计线性相关性，相关系数R2达到了0.9763。可见测量得到的指标v3-10与CRI具有很高的相关性。由于没有过细的破碎，粒径3-6mm粒焦与粒径20mm左右的块焦同样具有几十微米以上的中孔和大孔，而文献研究(崔平，燃料化学学报，第36卷，280-284页)表明粒径20mm的块焦炭在1100℃左右与CO2反应转化率为50％之前均为化学反应与扩散的混合控制。申请者通过实验研究发现3-6mm焦炭在转化率为3-10％之间为化学反应与扩散的混合控制，因此v3-10与CRI的相关性很高。表1 焦炭气化转化率为3％～10％的平均转化速率v3-10(％/min)和国标CRI(％)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金焦炭与二氧化碳气化反应性的测定方法：(1)将500g焦炭进行破碎、筛分，称量，得到3‑6mm的试样20g，将试样装入内径20mm的反应管中；(2)将反应管在加热炉内从室温升至1100℃，400℃以后通入氮气保护试样不被氧化，到达1100℃以后切断氮气，改通入二氧化碳与试样进行气化反应；(3)60min后停止加热，并切断二氧化碳，改通入氮气保护试样直至试样冷却；(4)计算试样转化率为3％～10％之间的平均转化速率v3‑10(％/min)。

【技术特征摘要】
1.一种冶金焦炭与二氧化碳气化反应性的测定方法：(1)将500g焦炭进行破碎、筛分，称量，得到3-6mm的试样20g，将试样装入内径20mm的反应管中；(2)将反应管在加热炉内从室温升至1100℃，400℃以后通入氮气保护试样不被氧化，到达1100℃以后切断氮气，改通入二氧化碳与试样进行气化反应；(3)60min后停止加热，并切断二氧化碳，改通入氮气保护试样直至试样冷却；(4)计算试样转化率为3％～10％之间的平均转化速...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁英华，郭瑞，孙章，沈杰，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：河北;13