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全自動焦炭反應(yīng)性原理及影響因素
2022-10-19 來自: 鶴壁市淇天儀器儀表有限公司. 瀏覽次數(shù):315
全自動焦炭反應(yīng)性原理
焦炭與氧化性氣體在高溫下反應(yīng)的性質(zhì)稱作焦炭的高溫反應(yīng)性，簡稱焦炭反應(yīng)性，主要指以下三種反應(yīng)：
C+O2→CO2（1）
C+H2O→H2+CO（2）
C+CO2→2CO（3）
由反應(yīng)（1）表達(dá)的焦炭反應(yīng)性也稱焦炭燃燒性,高爐內(nèi)主要發(fā)生在風(fēng)口區(qū)1600℃以上的部位。反應(yīng)（2）也稱水煤氣反應(yīng)。反應(yīng)（3）是高爐內(nèi)900~1300℃的軟融帶和滴落帶內(nèi)發(fā)生的碳素溶損反應(yīng)，由于它對焦炭在冶煉過程中有重要意義，通常反應(yīng)性是用yi定濃度的CO2氣體在yi定溫度下與焦炭發(fā)生的反應(yīng)速度或經(jīng)過yi定反應(yīng)時(shí)間后反應(yīng)掉的C來評定。
焦炭是一種碳質(zhì)多孔體，它與CO2間的反應(yīng)屬氣固相非均相反應(yīng)，它是通過到達(dá)氣孔表面上的CO2和焦炭表面上碳的活化點(diǎn)不斷反應(yīng)而完成反應(yīng)過程的。因此其反應(yīng)速度不僅取決于化學(xué)反應(yīng)速度，還受反應(yīng)氣體的擴(kuò)散速度影響。
影響焦炭反應(yīng)性的因素;
（1）原料焦煤性質(zhì)
焦炭反應(yīng)性隨原料煤化程度變化（圖1），低煤化程度煤煉制的焦炭反應(yīng)性較高，Vdaf=25%~30%，Rmax=1.2~1.4的煤制得的焦炭反應(yīng)性zui低。相同煤化程度的煤，當(dāng)流動度和膨脹度高時(shí)制得的焦炭，一般反應(yīng)性也較低，不同煤化程度的煤制得的焦炭，其光學(xué)顯微組織不同，研究表明，各種光學(xué)組織的反應(yīng)性排列次序?yàn)椋焊飨蛲越M織及惰性組織>細(xì)粒鑲嵌狀組織>粗粒鑲嵌組織>流動型組織>片狀組織。原料煤中添加石油延遲焦可使煉焦后期裂解碳增加，因而堵塞部分微氣孔，有利于降低焦炭反應(yīng)。
（2）礦物質(zhì)的影響
礦物質(zhì)對焦炭反應(yīng)性的影響主要表現(xiàn)在礦物催化方面，焦炭中的礦物質(zhì)主要來自原料煤和焦炭表面對高爐內(nèi)礦物質(zhì)的吸附。影響焦炭反應(yīng)性的礦物質(zhì)可以分為三大類，即堿金屬、堿土金屬和過渡金屬，對焦炭反應(yīng)性的影響zui大，一般焦炭中含0.1%~0.3%的Na2O和K2O，這對反應(yīng)性影響不明顯。但在高堿負(fù)荷的高爐中，因堿循環(huán)，使鉀、鈉含量可達(dá)3%以上，這會明顯加劇焦炭的碳溶反應(yīng)。
（3）煉焦工藝
提高煉焦終溫，結(jié)焦終了時(shí)采取燜爐等措施，可以使焦炭結(jié)構(gòu)致密，減少氣孔表面，從而降低焦炭反應(yīng)性。采用干熄焦時(shí)，由于避免了濕熄焦過程中水氣對焦炭氣孔表面的活化反應(yīng)，也有助于降低焦炭反應(yīng)性。
（4）反應(yīng)速率參數(shù)
用純CO2作為反應(yīng)氣體時(shí)，焦炭的反應(yīng)性隨焦體的氣孔率和氣孔表面增加而增大，提高反應(yīng)溫度，使反應(yīng)速度常數(shù)與擴(kuò)散速度常數(shù)均增大。一些試驗(yàn)得出，在高爐體內(nèi)氣體條件下，焦炭的活化性能E約310~335kJ/mol，即溫度每增加30℃，化學(xué)反應(yīng)速度約增加1倍。在以CO2和CO混合氣體作為反應(yīng)氣時(shí)，焦炭反應(yīng)性隨反應(yīng)氣中CO的增加而降低，而CO對焦炭反應(yīng)性的抑制作用隨溫度升高而降低。
全自動焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度測定儀可用于焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度的測定（反應(yīng)性CRI、反應(yīng)后強(qiáng)度CSR），設(shè)備完全符合GB/T4000-2017標(biāo)準(zhǔn)操作要求。
全自動焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度測定儀分單爐、雙爐設(shè)計(jì)，每個(gè)加熱爐可獨(dú)立運(yùn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，可做平行試驗(yàn)；
全自動焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度測定儀采用電爐絲加熱，有三段獨(dú)立的加熱區(qū)，三段加熱區(qū)獨(dú)立控溫，實(shí)現(xiàn)真正意義上的恒溫區(qū)，恒溫區(qū)長度≥300mm；計(jì)算機(jī)畫面要求顯示恒溫區(qū)上部、焦炭中心、恒溫區(qū)下部三條溫度曲線。
自動備份氣瓶切換: 該功能對試驗(yàn)中的CO2,N2兩種氣體以各自雙路氣瓶形式存在,一旦某氣瓶缺氣可自動切換續(xù)接,使試驗(yàn)無中斷之憂。
全過程無需人工干預(yù), 常溫-1100℃，升溫速率15℃/min（可調(diào)）; 400℃通0.8L/min氮?dú)獗Ｗo(hù)；1050℃預(yù)熱二氧化碳；1100±3℃，穩(wěn)定10min，切斷氮?dú)猓?5L二氧化碳，反應(yīng)2h，電爐停止加熱；反應(yīng)器下降出爐，切斷二氧化碳，通2L氮?dú)獗Ｗo(hù)；當(dāng)焦炭降到100℃報(bào)警，試驗(yàn)結(jié)束。