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全自动焦炭反应性原理及影响因素
2022-10-19 来自: 鹤壁市淇天仪器仪表有限公司. 浏览次数:201
全自动焦炭反应性原理
焦炭与氧化性气体在高温下反应的性质称作焦炭的高温反应性，简称焦炭反应性，主要指以下三种反应：
C+O2→CO2（1）
C+H2O→H2+CO（2）
C+CO2→2CO（3）
由反应（1）表达的焦炭反应性也称焦炭燃烧性,高炉内主要发生在风口区1600℃以上的部位。反应（2）也称水煤气反应。反应（3）是高炉内900~1300℃的软融带和滴落带内发生的碳素溶损反应，由于它对焦炭在冶炼过程中有重要意义，通常反应性是用yi定浓度的CO2气体在yi定温度下与焦炭发生的反应速度或经过yi定反应时间后反应掉的C来评定。
焦炭是一种碳质多孔体，它与CO2间的反应属气固相非均相反应，它是通过到达气孔表面上的CO2和焦炭表面上碳的活化点不断反应而完成反应过程的。因此其反应速度不仅取决于化学反应速度，还受反应气体的扩散速度影响。
影响焦炭反应性的因素;
（1）原料焦煤性质
焦炭反应性随原料煤化程度变化（图1），低煤化程度煤炼制的焦炭反应性较高，Vdaf=25%~30%，Rmax=1.2~1.4的煤制得的焦炭反应性zui低。相同煤化程度的煤，当流动度和膨胀度高时制得的焦炭，一般反应性也较低，不同煤化程度的煤制得的焦炭，其光学显微组织不同，研究表明，各种光学组织的反应性排列次序为：各向同性组织及惰性组织>细粒镶嵌状组织>粗粒镶嵌组织>流动型组织>片状组织。原料煤中添加石油延迟焦可使炼焦后期裂解碳增加，因而堵塞部分微气孔，有利于降低焦炭反应。
（2）矿物质的影响
矿物质对焦炭反应性的影响主要表现在矿物催化方面，焦炭中的矿物质主要来自原料煤和焦炭表面对高炉内矿物质的吸附。影响焦炭反应性的矿物质可以分为三大类，即碱金属、碱土金属和过渡金属，对焦炭反应性的影响zui大，一般焦炭中含0.1%~0.3%的Na2O和K2O，这对反应性影响不明显。但在高碱负荷的高炉中，因碱循环，使钾、钠含量可达3%以上，这会明显加剧焦炭的碳溶反应。
（3）炼焦工艺
提高炼焦终温，结焦终了时采取焖炉等措施，可以使焦炭结构致密，减少气孔表面，从而降低焦炭反应性。采用干熄焦时，由于避免了湿熄焦过程中水气对焦炭气孔表面的活化反应，也有助于降低焦炭反应性。
（4）反应速率参数
用纯CO2作为反应气体时，焦炭的反应性随焦体的气孔率和气孔表面增加而增大，提高反应温度，使反应速度常数与扩散速度常数均增大。一些试验得出，在高炉体内气体条件下，焦炭的活化性能E约310~335kJ/mol，即温度每增加30℃，化学反应速度约增加1倍。在以CO2和CO混合气体作为反应气时，焦炭反应性随反应气中CO的增加而降低，而CO对焦炭反应性的抑制作用随温度升高而降低。
全自动焦炭反应性及反应后强度测定仪可用于焦炭反应性及反应后强度的测定（反应性CRI、反应后强度CSR），设备完全符合GB/T4000-2017标准操作要求。
全自动焦炭反应性及反应后强度测定仪分单炉、双炉设计，每个加热炉可独立运行，也可同时进行，可做平行试验；
全自动焦炭反应性及反应后强度测定仪采用电炉丝加热，有三段独立的加热区，三段加热区独立控温，实现真正意义上的恒温区，恒温区长度≥300mm；计算机画面要求显示恒温区上部、焦炭中心、恒温区下部三条温度曲线。
自动备份气瓶切换: 该功能对试验中的CO2,N2两种气体以各自双路气瓶形式存在,一旦某气瓶缺气可自动切换续接,使试验无中断之忧。
全过程无需人工干预, 常温-1100℃，升温速率15℃/min（可调）; 400℃通0.8L/min氮气保护；1050℃预热二氧化碳；1100±3℃，稳定10min，切断氮气，通 5L二氧化碳，反应2h，电炉停止加热；反应器下降出炉，切断二氧化碳，通2L氮气保护；当焦炭降到100℃报警，试验结束。