一种测定铁焦高温粉化性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种测定铁焦高温粉化性能的方法。该方法包括：制取椭球形铁焦试样500

【技术实现步骤摘要】
一种测定铁焦高温粉化性能的方法


[0001]本专利技术涉及一种测定铁焦高温粉化性能的方法，属于钢铁冶金


技术介绍

[0002]铁焦是铁矿石与煤共炭化的产物。铁矿石在炭化过程中还原为金属铁，对铁焦的碳溶损反应有催化作用，可以大大提高铁焦的气化反应活性，降低气化反应开始温度。日本有关学者研究认为利用高反应性焦炭是降低热储备区温度实现低碳高炉的有效对策。因此，高炉使用高反应性铁焦可以提高反应效率，降低燃料比，减少二氧化碳排放。日本JFE钢铁公司采用铁焦代替部分焦炭，并与含铁炉料混装入炉进行了高炉冶炼试验，试验期间高炉操作稳定，燃料比降低，取得了不错的效果。
[0003]对于传统冶金焦炭，在高炉内主要起到还原剂、热源、料柱骨架及铁水渗碳剂的作用。随着现代高炉大型化，高喷煤比，富氧强化冶炼的发展，焦炭作为料柱骨架的作用至关重要。碳溶损反应是造成焦炭在高炉内劣化、强度降低的主要原因之一。进入900
‑
1300℃软融带后，焦炭受到高温热力，尤其是碳溶反应的作用，使焦炭结构遭到破坏，气孔率増大，强度降低，并在下降过程中受挤压、摩擦作用，使焦炭块度减小和粉化，料柱透气性变差。利用铁焦代替部分焦炭进行高炉冶炼，与传统冶金焦炭不同的是铁焦具有较高的气化反应性和较低的气化反应开始温度，会加速铁焦的劣化，铁焦的块度和强度会急剧下降，产生碎焦和粉末，影响料柱透气性。然而，有关研究证明正因为铁焦的高反应性，减少了焦炭的劣化，对焦炭具有保护作用，加强其高温强度，保证其骨架作用。
[0004]针对以上铁焦的反应劣化特征，应对其高温冶金性能，尤其是高温粉化性能进行检测与表征。然而，有关铁焦高温粉化性能测定方法的文献罕有报道。现行的焦炭高温冶金性能表征主要还是反应性和反应后强度，其在一定程度上可以反应焦炭的高温粉化情况，焦炭反应性越好，反应后强度越低，高温反应后形成的粉末越多。各国通用的焦炭反应性和反应后强度试验方法是在1100℃下与纯CO2等温反应2小时。以焦炭反应前后失重率表示焦炭的反应性，以转鼓测试后，粒度大于10mm的焦炭质量占反应后焦炭质量的百分比表示焦炭的反应后强度。但是，此测定方法不能真实反映高炉炉内实际条件。具有一定的局限性。此方法不适用于铁焦高温粉化性能的表征。
[0005]中国专利公开为CN109596662A公开了一种检测焦炭热态粉化性能的方法。首先，对200g焦炭进行反应测试，测试条件是以5℃/min升温速率将焦炭从25℃升温至1100℃，向焦炭反应性测试装置中通入N2，焦炭在1100℃下恒温2h，通入CO2进行反应。反应后筛分，称量筛分出的粒径<10mm的焦炭质量得到m1；将筛分出的粒径≥10mm的焦炭置于I型转鼓中旋转400
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800圈，取出I型转鼓中焦炭，称量粒径<10mm的焦炭质量得到m2。计算焦炭反应后粉化指数CPR＝(m1+m2)/200*100％。该方法采用的还是传统的焦炭反应性和反应后强度测试方法。所采用的检测条件，不能真实反应高炉内复杂的气氛以及温度，尤其是气体种类、气体比例及温度影响着焦炭(或铁焦)碳溶损反应的进度及速度，最终影响到焦炭气化反应后的粉化情况。
[0006]中国专利公开为CN104316429A公开了一种测试碱金属及锌蒸气对焦炭破坏作用及性能影响的方法。将过量活性炭粉与碱金属碳酸盐或锌氧化物混匀，放入内部有台阶的刚玉坩埚，在坩埚内台阶上放置多孔刚玉垫片，在垫片上放置反应的焦炭样品，将试样以一定速率升温到1300℃，保温90分钟以保证金属蒸气完全被焦炭吸收。反应后，记录大于23mm的焦炭样品质量，以小于23mm的焦炭所占比重作为粉化系数，表征金属蒸气对焦炭的直接破坏作用以及焦炭抵抗破坏的能力。该方法是碱金属及锌蒸气对焦炭破坏作用及焦炭粉化情况的测试方法。没有考虑高炉气氛条件下，焦炭碳溶损反应的劣化作用。
[0007]因此，针对上述问题，为了更加客观、准确的检测和评价高炉条件下铁焦的高温粉化性能。亟需一种合理的铁焦高温粉化性能的测定方法。

技术实现思路

[0008](一)要解决的技术问题
[0009]为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种铁焦高温粉化性能的测定方法。通过本专利技术方法得到铁焦高温粉化指数来反映铁焦在高炉内实际的粉化情况，能够更加客观、准确地反应高炉试验条件下的铁焦高温粉化性能。
[0010](二)技术方案
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0012]一种测定铁焦高温粉化性能的方法，包括以下步骤：
[0013]S1、制取粒度为长
×
宽
×
高18～28.4
×
16～24.1
×
14～15.8mm的椭球形铁焦试样，烘干后备用；
[0014]S2、称取500
±
1g铁焦试样，装入电加热炉反应管内，进行加热；
[0015]S3、以5L/min的流量通入N2保护铁焦试样，并以≤10℃/min的升温速度将铁焦试样由室温加热至900～1200℃，在接近设定温度时，将N2流量增加至15L/min，并在设定温度恒温30min；
[0016]S4、之后切断N2，改通15～20L/min的CO2、CO、N2混合反应气体进行反应；在900～1200℃恒温反应1～2h；
[0017]S5、反应结束后，通5L/min的N2进行冷却，冷却至100℃以下；取出反应后铁焦试样并装入内径Φ＝130mm、长度L＝200mm的转鼓，以30r/min的转速共转300r，从转鼓中取出所有试样，测定其质量为m1；然后，用6.30mm，3.15mm和0.5mm的圆孔筛进行筛分，测定并记录留在6.30mm，3.15mm和0.5mm各粒级筛上的试样质量，并进行粒级分布数据分析；3.15mm粒级筛筛上的试样质量记录为m2，通过转鼓后小于3.15mm铁焦试样占反应后残留铁焦试样的质量百分比作为铁焦的高温粉化性指数HTDI(the high
‑
temperature disintegration index)，即按下式计算铁焦的高温粉化性指数HTDI：
[0018][0019]其中，m1为高温反应后残余铁焦质量，单位为g；m2为转鼓后留在3.15mm筛上的铁焦试样质量，单位为g。
[0020]如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述烘干的温度为110～130℃，时间为3～5h。
[0021]如上所述的方法，优选地，在步骤S4中，所述反应为在900～1200℃恒温反应1～2h。
[0022]如上所述的方法，优选地，在步骤S4中，模拟高炉气氛，改变CO2、CO、N2混合反应气体的种类和比例，得出不同高炉气氛下铁焦气化反应后的粉化性能。
[0023](三)有益效果
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术提供了一种铁焦高温粉化性能的测定方法，通过改变CO2、CO、N2混合反应气体的种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定铁焦高温粉化性能的方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、制取粒度为长
×
宽
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高18～28.4
×
16～24.1
×
14～15.8mm的椭球形铁焦试样，烘干后备用；S2、称取500
±
1g铁焦试样，装入电加热炉反应管内，进行加热；S3、以5L/min的流量通入N2保护铁焦试样，并以≤10℃/min的升温速度将铁焦试样由室温加热至900～1200℃，在接近设定温度时，将N2流量增加至15L/min，并在设定温度恒温30min；S4、之后切断N2，改通15～20L/min的CO2、CO、N2混合反应气体进行反应；在900～1200℃恒温反应1～2h；S5、反应结束后，通5L/min的N2进行冷却，冷却至100℃以下；取出反应后铁焦试样并装入内径Φ＝130mm、长度L＝200mm的转鼓，以30r/min的转速共转300r，...

【专利技术属性】
技术研发人员：储满生，鲍继伟，柳政根，唐珏，韩冬，曹来更，郭俊，王茗玉，闫瑞军，赵子川，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：