全自动焦炭反应性及反应后强度检测系统的研发与应用

焦炭作为高炉冶金中重要的燃料,其检测指标反应性(CRI)及反应后强度(CSR)对高炉的冶炼炉况、铁水产量及成本具有重要影响。传统的焦炭反应性、反应后强度检测过程通常依赖于实验室手工操作,耗时长且容易受到人为因素的干扰。为降低人为因素干扰,提高检测效率和准确性,提出了一种基于视觉、机器人等自动化技术的焦炭反应性及反应后强度的全自动检测方法,同时介绍其在冶金工业中的应用。

不同制样方法对焦炭反应性及反应后强度稳定性的研究

焦炭反应性样品制样方式主要有传统的手工制样和机器制样两种,不同的制样方法制出的焦炭颗粒不同,分析了不同焦炭颗粒的稳定性。通过实验研究,得出全自动机械制样焦炭反应性结果稳定,符合实验要求。

对焦炭反应性和反应后强度规范性试验方法的研究

通过对焦炭反应性和反应后强度规范性试验方法的研究,探讨了焦炭在热反应炉内以不同试验方式下所带来不同的反应性(CRI)和反应后强度(CSR),并对其进行了分析和比较,得出焦炭CRI和CSR与摆放方式的关系、每层焦炭CRI和CSR的关系以及焦炭CRI和CSR与摆放高度的关系。

焦炭强度降低对高炉影响的综合分析

某焦化厂调整5#、6#焦炉的配煤结构,下调优质焦煤配比,增配底子料,调整后焦炭反应后强度由65%下降到59%。焦炭反应后强度降低后使用5#、6#焦炉自产焦炭的高炉生铁成本降低,但同时高炉也出现了风量回缩、顺行变差等问题,经调整逐步得到解决。

煤灰成分催化指数对焦炭反应性及反应后强度的影响

文章以神华烟煤为研究对象,采用热重分析仪、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和激光粒度分布仪等分析手段考察了不同温度下CaO-MgO复合物对煤灰熔融特性以及煤灰中矿物质组成变化规律的影响。在此基础上,利用固定床反应器模拟气化炉内高温环境,通过改变煤灰中各组分含量来制备具有不同催化指数的煤灰样品,并将其与高钙灰混合制成半焦进行工业试验;同时结合扫描电子显微(SEM)、能谱(EDS)和压汞法分别从微观结构、化学元素组成和孔隙特征三个方面深入探讨了煤灰中各组分对焦炭反应性及反应后强度的作用机理。结果表明:随着CaO/Al_(2)O_(3)摩尔比由0增加到1.5时,煤灰中莫来石相逐渐减少,而石英相则相应增多;当CaO/Al_(2)O_(3)摩尔比继续升至2.0时,煤灰中出现大量方镁石晶体。这说明适量添加CaO可以促进煤灰中硅酸盐矿物向铝酸盐矿物转变,进而提高煤灰的反应活性。

大型高炉配加捣固焦的生产实践

临沂钢铁投资集团特钢公司2 770 m^(3)高炉没有配套焦化生产线,高炉所用焦炭全部采用外购方式供应。面对严峻的市场形势,为降低燃料成本,在高炉稳定顺行的基础上,捣固焦使用量从0%逐步加至50%,并取得良好的经济技术指标,证明了捣固焦在大型高炉上同样具有良好的应用前景。

溶损反应动力学对焦炭溶损后强度的影响

为了分析溶损反应动力学行为对焦炭反应后强度的影响,在1 050℃～1 300℃的范围内,对三种典型焦炭进行了等温溶损反应实验.当焦炭的溶损失重率为25%时停止反应,通过I型转鼓检测焦炭的溶损后强度.结果表明,不同反应性的焦炭发生最严重的劣化梯度反应时的温度不同,高反应性焦炭为1 100℃左右,低于其他两种焦炭.虽然高反应性焦炭发生最严重的劣化梯度反应后的强度很低,但改变反应温度使反应速率加快或减慢都能使高反应性焦炭的反应后强度显著地提高.

无烟煤与添加剂炼焦实验研究

采用马钢炼焦原料研究了无烟煤与添加剂配煤炼焦新工艺.用无烟煤取代部分焦煤的炼焦实验结果表明,在黏结剂PRT和CMC分别为0.5%条件下,无烟煤配入量为14%时所炼出的焦炭的粒焦反应性比9%无烟煤时所炼的焦更低,而反应后强度则高于加入9%无烟煤时所炼的焦,与不加无烟煤所炼的焦的差距很小;此外,在无烟煤配入量为14%时,改变添加剂配比的炼焦实验结果表明,对3-2,3-3及3-5号配方所炼的焦,具有比较好的落下强度与转鼓指数、较低的粒焦反应性和较高的反应后强度,比较接近不加无烟煤的基准焦配方3-1.

高反应性铁焦制备及其强度研究进展

我国钢铁产量与优质焦煤资源、环保形势的矛盾日益突出,优化炼铁工艺,实现高炉降碳减排刻不容缓。提高碳利用率是降低高炉焦比、减少CO_(2)排放的有效措施。铁焦作为一种有望实现工业化应用的铁碳复合炉料,其高反应性可降低高炉热储备区温度,提高炉身工作效率,从而提高碳利用率,因此受到广泛关注。综述了铁焦的发展历程和研究进展,比较了不同铁焦制备工艺的特点和获得铁焦的性能。煤直接配加铁矿粉制备铁焦工艺投资成本小,利用现有焦炉设施即可实现,但需严格控制炼焦炉温度,否则会降低焦炉寿命;热压法铁焦制备工艺可大量使用弱黏结性煤或非黏结煤,制备的铁焦具有较高的反应性和反应后强度,已实现工业化生产和应用;而冷压法制备工艺能进一步降低炼焦能耗,但铁焦产品的强度需优化。炼焦过程中加入煤中的含铁矿物均被还原为金属铁,其氧化反应催化了铁焦在高炉内的气化。针对铁焦强度劣化,提出在制备过程中添加含甲苯、乙苯、邻二甲苯和长支链烷烃等类胶质体的解决方法,为炼制满足高炉要求的高强度-高反应性铁焦提供了可行途径。研究表明,铁焦与含铁炉料混装的布料方式既能实现高炉降碳减排,又不影响高炉透气透液性;铁焦的反应性与反应后强度的协同优化、铁焦在高炉内的递变行为和铁焦对高炉能耗影响是未来的重点研究方向。

泡焦和炉头焦对焦炭热性能检测稳定性的影响

通过对焦炭弃去和保留泡焦、炉头焦的试样进行热性能分析,论证在检测焦炭CRI和CSR时弃去泡焦、炉头焦的必要性及对稳定、准确反应焦炭CRI和CSR的重要性。

GB/T4000焦炭试样制备方法的改进

对焦炭进行反应性及反应后强度试验时,采用3种不同的方式制备焦炭试样,发现采用颚式破碎机破碎与手工修整相结合方式制样,更符合制样的实际情况,比GB/T 4000-1996制样方式更能满足高温反应对试样要求,能稳定的反映焦炭的CRI及CSR,试验重复性好;同时缩小试样粒度控制范围也有利于提高试验结果精密度。

炼焦工艺条件对焦炭反应性和反应后强度的影响

通过40 kg焦炉炼焦实验,研究了加热速率、焦饼终温、焖炉时间、入炉煤堆密度及入炉煤细度等对焦炭的CRI(焦炭反应性)、CSR(反应后强度)的影响。结果表明:为保证焦炭成熟和获得较低的CRI值,较高的CSR值,焦饼终温应控制在1000～1050℃范围内。炼焦时焖炉时间应控制在3 h以上。提高入炉煤堆密度,可显著改善焦炭的热性质。入炉煤细度控制在90%左右时,CRI、CSR值较佳。提高加热速率,特别是粘结阶段的升温速率,有利于改善焦炭的热性质。

复合添加剂提高无烟煤配比炼焦的试验研究

采用梅钢炼焦原料研究了复合添加剂和无烟煤配煤炼焦新工艺。无烟煤配比取代同量的焦煤炼焦的试验结果表明,在配加0.5%PRT和0.5%PVA的条件下,无烟煤配比为15%时所炼出的坩埚焦的粒焦反应性与反应后强度接近不加复合粘结剂和无烟煤的基准坩埚焦,焦炭质量好而不劣化。复合添加剂与无烟煤配煤炼焦,可以降低焦炭硫含量和灰含量,降低炼焦成本,显示出非焦煤配煤炼焦新技术的优势。

沥青、焦粉及无烟煤配煤炼焦的研究

根据我国优质炼焦煤紧缺的现状,在焦炉现有的条件下采用沥青添加剂和无烟煤、CDQ粉配煤炼焦,以期达到降低配煤成本和扩大炼焦煤种的目的。试验结果表明:加入1%质量比的煤沥青黏结剂后,3%CDQ粉+2%无烟煤取代瘦煤5%的配方5-2坩埚焦的反应后强度最高(为43.30%),其PRI为最低(为37.65%);配方5-2用于配煤炼焦,可以炼出质量较好的冶金焦。

温度对焦炭热性能的影响及控制方法研究

通过不同温度下对焦炭的反应性和反应后强度的测定,找出温度对热性能的影响规律:“随着温度的升高,反应速率逐渐加快。”提出了改进精确控制测定温度的方法。

不同CRI和CSR的焦炭溶损劣化行为研究

采用块焦等溶损率实验和粉焦气化反应性试验,分别在1 100、1 150、1 200、1 250和1 300℃温度下,对CRI分别是27.3%和29%的两种焦炭Coke A和Coke B进行研究,探寻热态性能差异的原因。结果表明,在不同温度下,Coke B的溶损25%后的强度CSR25均高于Coke A,且随温度的升高,Coke A的CSR25先降低再升高;而Coke B的CSR25逐渐升高。等溶损率检测法得到的热态性能指标CSR25和CRR25可以更好地评价焦炭质量。通过RPM模型计算了两种焦炭的活化能,其中Coke A高于Coke B,说明Coke B的基质反应性比Coke A高,更容易与CO2气体发生反应。

混合焦等反应性下的热性质变化规律研究

基于连续热失重装置进行混合焦炭在不同温度下等反应性的连续热失重研究,考察顶装焦A,B和捣固焦C以质量比1∶1混合在1 050,1 100,1 150,1 200℃温度条件下反应32%后各自焦炭的热性质变化规律。实验结果表明:在混合焦炭与CO_2的等反应性试验中,捣固焦反应性明显高于顶装焦,顶装焦反应后强度明显大于捣固焦;捣固焦C与顶装焦A混合时熔损反应最剧烈的温度为1 150℃,捣固焦C与顶装焦B混合时熔损反应最剧烈的温度为1 100℃;捣固焦的活化能Ea均小于顶装焦。

焦炭反应性及反应后强度影响因素及预测模型的研究

通过40 kg试验焦炉炼焦试验,从胶质层及中间相理论入手,通过进行动力学分析,找出了对焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)的影响因素,对煤的各性质参数进行了筛选和简化,尝试建立了焦炭CRI、CSR的预测模型。结果表明:影响焦炭CRI及CSR的首要因素是煤的变质程度;K和Ca对焦炭的反应性有明显的催化作用,其中,K的催化作用是Ca的18倍;CRI与CSR有显著的负相关关系,CSR受煤的粘结指数(G)的影响较大;该研究可用于指导炼焦配煤生产。活性组分与惰性组分含量与△T有关,对G值也会产生较大的影响。

焦炭反应性(CRI)和焦炭反应后强度(CSR)的相互关系

本文对昆钢质量计量检测中心提供的实测焦炭反应性(CRI)和焦炭反应后强度(CSR)数据进行回归分析,得出焦CRI与CSR成反比的规律,CSR越高的焦炭,其CRI越低。根据冶金焦炭技术指标数据,发现当焦炭CRI数值达到一级冶金焦标准时,焦炭CSR也达到一级冶金焦标准;而焦炭CRS达到一级冶金焦标准时,焦炭CRI数值不一定符合一级冶金焦标准,提出过分追求低反应性和高反应后强度是否合理,并对这两个指标的关系在数学推论上进行了探讨。

焦炭光学组织在配煤炼焦中的应用进展

简述光学组织的划分,从炼焦煤的性质、热解条件和炼焦工艺等方面归纳了影响焦炭光学组织形成的因素,总结了焦炭光学组织与焦炭质量间的相互关系,即焦炭各向异性组织增加,其反应性及反应后强度降低。并指出光学组织可应用于指导煤质鉴定及配煤炼焦,即可利用光学组织含量判定焦炭质量,预测焦炭质量时应综合考虑炼焦煤的性质、热解条件和炼焦工艺对光学组织形成的影响,评价特殊煤的煤质时可将焦炭光学组织与煤的常规测试指标相结合以更合理地评价煤质。