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全自動焦炭反應性原理及影響因素
2022-10-19 來自: 鶴壁市淇天儀器儀表有限公司. 瀏覽次數:295
全自動焦炭反應性原理
焦炭與氧化性氣體在高溫下反應的性質稱作焦炭的高溫反應性，簡稱焦炭反應性，主要指以下三種反應：
C+O2→CO2（1）
C+H2O→H2+CO（2）
C+CO2→2CO（3）
由反應（1）表達的焦炭反應性也稱焦炭燃燒性,高爐內主要發生在風口區1600℃以上的部位。反應（2）也稱水煤氣反應。反應（3）是高爐內900~1300℃的軟融帶和滴落帶內發生的碳素溶損反應，由于它對焦炭在冶煉過程中有重要意義，通常反應性是用yi定濃度的CO2氣體在yi定溫度下與焦炭發生的反應速度或經過yi定反應時間后反應掉的C來評定。
焦炭是一種碳質多孔體，它與CO2間的反應屬氣固相非均相反應，它是通過到達氣孔表面上的CO2和焦炭表面上碳的活化點不斷反應而完成反應過程的。因此其反應速度不僅取決于化學反應速度，還受反應氣體的擴散速度影響。
影響焦炭反應性的因素;
（1）原料焦煤性質
焦炭反應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性較高，Vdaf=25%~30%，Rmax=1.2~1.4的煤制得的焦炭反應性zui低。相同煤化程度的煤，當流動度和膨脹度高時制得的焦炭，一般反應性也較低，不同煤化程度的煤制得的焦炭，其光學顯微組織不同，研究表明，各種光學組織的反應性排列次序為：各向同性組織及惰性組織>細粒鑲嵌狀組織>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。
（2）礦物質的影響
礦物質對焦炭反應性的影響主要表現在礦物催化方面，焦炭中的礦物質主要來自原料煤和焦炭表面對高爐內礦物質的吸附。影響焦炭反應性的礦物質可以分為三大類，即堿金屬、堿土金屬和過渡金屬，對焦炭反應性的影響zui大，一般焦炭中含0.1%~0.3%的Na2O和K2O，這對反應性影響不明顯。但在高堿負荷的高爐中，因堿循環，使鉀、鈉含量可達3%以上，這會明顯加劇焦炭的碳溶反應。
（3）煉焦工藝
提高煉焦終溫，結焦終了時采取燜爐等措施，可以使焦炭結構致密，減少氣孔表面，從而降低焦炭反應性。采用干熄焦時，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，也有助于降低焦炭反應性。
（4）反應速率參數
用純CO2作為反應氣體時，焦炭的反應性隨焦體的氣孔率和氣孔表面增加而增大，提高反應溫度，使反應速度常數與擴散速度常數均增大。一些試驗得出，在高爐體內氣體條件下，焦炭的活化性能E約310~335kJ/mol，即溫度每增加30℃，化學反應速度約增加1倍。在以CO2和CO混合氣體作為反應氣時，焦炭反應性隨反應氣中CO的增加而降低，而CO對焦炭反應性的抑制作用隨溫度升高而降低。
全自動焦炭反應性及反應后強度測定儀可用于焦炭反應性及反應后強度的測定（反應性CRI、反應后強度CSR），設備完全符合GB/T4000-2017標準操作要求。
全自動焦炭反應性及反應后強度測定儀分單爐、雙爐設計，每個加熱爐可獨立運行，也可同時進行，可做平行試驗；
全自動焦炭反應性及反應后強度測定儀采用電爐絲加熱，有三段獨立的加熱區，三段加熱區獨立控溫，實現真正意義上的恒溫區，恒溫區長度≥300mm；計算機畫面要求顯示恒溫區上部、焦炭中心、恒溫區下部三條溫度曲線。
自動備份氣瓶切換: 該功能對試驗中的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接,使試驗無中斷之憂。
全過程無需人工干預, 常溫-1100℃，升溫速率15℃/min（可調）; 400℃通0.8L/min氮氣保護；1050℃預熱二氧化碳；1100±3℃，穩定10min，切斷氮氣，通 5L二氧化碳，反應2h，電爐停止加熱；反應器下降出爐，切斷二氧化碳，通2L氮氣保護；當焦炭降到100℃報警，試驗結束。