焦炭热态性能影响因素研究

Chemical Engineering Design CommunicationsCoal Cemical Methanol

煤化工与甲醇

第45卷第5期

2019年5月

焦炭热态性能影响因素研究

孙国庆

（盛隆化工有限公司，山东滕州 277500）

摘　要：焦炭属于炼铁工业中重要的燃料，在炼铁生产成本的占比高达50%。通过研究焦炭热态性能的影响因素，揭示了焦炭反应性与反应后强度的关系，以期更好地控制这些因素，提高焦炭性能。

关键词：焦炭；热态性能；影响因素中图分类号：TF526.1　　文献标志码：A　　文章编号：1003–90（2019）05–0019–01

Study on the Factors Affecting the Thermal Performance of Coke

Sun Guo-qing

Abstract：Coke is an important fuel in the ironmaking industry，accounting for up to 50% of the cost of ironmaking.By studying the influencing factors of coke thermal performance，the relationship between coke reactivity and post-reaction strength is revealed to better control these factors and improve coke performance.

Key words：coke；thermal performance；influencing factor伴随着高炉的大型化与喷煤量的增加，焦比下降，焦层变薄，焦炭需在高炉中停留更久的时间，因此，焦炭需承受更大的破坏作用，焦炭的骨架作用也更加重要[1]。这对焦炭的热性质，即反应性（CRI）与反应后强度（CSR）提出了更为严格的要求。基于此，有必要对焦炭热态性能产生影响的主要因素进行分析，以期更好地控制这些因素，为今后改善焦炭热态性能，开发新型焦炭提供参考依据。1 焦炭反应性与反应后强度间的关系

参照国标（GB/T400—2008）中关于CRI与CSR的检测方法，以某企业焦炭为抽样对象，分析其质量，发现CRI与CSR的关系呈负相关性。若CRI值越大，CSR值也更大（见图1）。研究证实CRI值越大焦炭产生的破坏作用也越大，焦炭在高炉中的疏松骨架作用也越不理想。因此，如何控制CRI值是改善高温性能的重点。通过实践显示，在冶炼过程中将CRI控制在22.5%~32.5%，CSR控制在55.0%~67.0%，一般就

[2]

能达到高炉炼铁对焦炭质量的要求。

9080706050403020100

3 影响因素分析

3.1 反应温度

为探讨反应温度对焦炭热态性能的影响，选取一种焦炭，在不同温度条件下开展实验，从表2可以看出，控制反应温度保持在（1100±5）℃，若温度超出这一条件将使CRI升高，CSR降低，造成检测结果出现偏差。

表2 反应温度对焦炭热态性能的影响

反应温度/℃

1󰀁0901󰀁100

CSR/%58.455.2

CRI/%28.230.2

反应温度/℃

1󰀁1051󰀁110

CSR/%53.651.3

CRI/%31.535.5

3.2 碱金属

反应后强度/%焦炭含有极少的钾、钠等物质，但在高炉冶炼过程中矿石会带入很多钾与钠，从而在高炉内部产生液滴或蒸汽，形成碱循环[3]。同时，这些碱会富集在焦炭中，影响焦炭。通过模拟高炉中碱金属富集的条件，研究焦炭抗碱性能。从表3可以看出，在加碱后焦炭反应性会大幅增加，反应后强度则会明显下降。这可能是因为碱金属利用吸附作用扩散到石墨内部，导致石墨界限变弱，反应活化性能下降，进而利于焦炭与二氧化碳反应的进行。

表3 对比焦炭加碱前后热强度（%）

编号

CRI

无碱环境加碱环境无碱环境加碱环境无碱环境加碱环境无碱环境加碱环境

29.444.329.246.732.151.327.047.2

CSR56.8.155.745.252.044.262.753.2

010

2030焦炭反应性/%

4050

1234

图1 焦炭CRI与CSR间的关系

2 焦炭冷态强度与热态强度

抗碎强度M40、M25、耐磨强度M10均属于焦炭冷态强度的重要指标。CRI与CSR是焦炭热态强度指标。为更好地研究CRI与CSR间的关系，本次对焦炭的冷热态强度指标进行分析对比。根据表1可知，焦炭热态强度与冷态强度并无明显的关联，冷态强度指标好，但热态强度并不一定好，而热态性能好的焦炭，其冷态强度指标一般都较好。因此，焦炭生产企业在生产过程中，应在确保焦炭冷态强度达标的基础上更注重其热态强度指标。

表1 对比焦炭冷态强度与热态强度指标（%）

M4081.0.990.277.6

M105.93..27.7

CRI33.016.331.432.6

CSR37.579.158.756.6

M4092.685.8.2.3

M104.13.24.94.5

CRI17.320.528.931.7

CSR72.969.858.357.2

4 结论

研究发现，焦炭CRI与CSR强度存在负相关关系。温度与碱金属都会对焦炭热态性能产生影响。当然影响因素还有很多，有待进一步研究。

参考文献

[1]󰀁󰀁陈影，付利俊，江鑫.焦炭热态强度及其影响因素分析[J].燃料与化工，2013，44（6）：12-14.[2]󰀁󰀁轩勤生.改善焦炭热态性能的研究进展[J].河南化工，2014，14（31）：17-18.[3]󰀁󰀁史世庄，吴琼，毕学工，等.焦炭热性质的预测及影响因素分析[J].钢铁，2013，48（9）：8-10.

收稿日期：2019–03–06

作者简介：孙国庆（1992—）󰀁，男，辽宁东港人，助理工程师，主要

从事化工工艺相关工作。

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