【摘要】文章通過實驗的方式，分別探討了焦爐結焦時間、焦爐加熱溫度、以及配合煤水分對焦炭熱性質的影響，根據實驗結果歸納結論，望能夠為實踐工作提供一定的指導。

 

【關鍵詞】焦爐加熱；焦炭；熱性質；影響

 

在焦爐爐大型化的發展過程當中，隨著煉焦理論的發展，焦炭熱強度指標成為了焦炭生成期間的核心指標，并已納入了對焦炭質量進行評估的基礎性指標當中。為提高實踐工作水平，現就焦爐加熱制度對焦炭熱性質的影響進行分析。

 

1、實驗方法

 

實驗分析樣品來源于唐山鋼鐵股份公司生產焦炭，按現行《焦炭試樣的采取和制備》進行取樣，實驗期間按現行《焦炭反應性及反應后強度實驗方法》展開各項操作，同時使用專業焦炭反應性以及反應后強度測定裝置對相關指標進行測定。

 

2、實驗結果

 

2.1焦爐結焦時間影響因素

 

以結焦時間作為變化指標，在分三個等級設置結焦時間（A：18.5 h，B：24.0h，C：26.0h）的情況下，所對應的配合煤及焦炭含量指標如下表所示（見表1）。

 

表1：結焦時間變化下配合煤機焦炭含量數據對比示意表

 

結合表1中所例舉的相關數據不難發現：在（A：18.5h，B：24.0h，C：26.0h）三種結焦時間方案作用之下，所生成配合煤對應的煤質基本處于穩定狀態，以方案C（26.0h結焦時間）下的煤質略優于A、B方案。而從焦炭指標的角度上來說，在自方案A（18.5h）逐步提升結焦時間至方案C（16.0h）的過程當中，所生成焦炭中的焦炭反應性CRI指標呈現出了明顯的下降趨勢（28.6%→26.6%→26.2%），而反應后強度CSR指標則呈現出了明顯的提升趨勢（61.4%→64.5%→64.7%）。產生以上明顯變動的主要機制在于：當所取焦炭原料加熱水平控制為恒定狀態的情況下，通過對結焦時間的延長，使得煤料在炭化反應過程當中的受熱時間更長，受熱更加充分與均勻，也因此延長了煤料內部分子熱運動的持續時間，焦炭結構在此過程當中得到優化，達到提高反應后強度性能的目的。而導致焦炭反應性CRI指標降低的主要原因則體現在：伴隨著結焦反應時間的延長，焦炭內部的灰分、硫分脫除效果更加的明顯，內部煤料空隙結構的密實性可得到顯著提升，進而降低反應性能。

 

為將該研究結果指導于實踐工作，可以所生成焦炭中變化最為顯著的指標：焦炭反應性CRI指標以及反應后強度CSR指標作為研究對象，相對于結焦時間（設定：t）擬合處理：

 

1）焦炭反應性CRI指標=38.0-0.424 t，R2=0.83；

 

2）反應后強度CSR指標=48.8+0.580 t，R2=0.75；

 

根據以上擬合結果可知：在焦爐加熱制備焦炭的過程當中，每延長1.0 h結焦時間，則所對應的生成焦炭反應性CRI指標下降0.42%，反應后強度CSR指標則下降0.58%。

 

2.2焦爐加熱溫度影響因素

 

以加熱溫度作為變化指標，在分三個等級設置加熱溫度（A：1250.0～1300.0℃，B：1260.0～1310.0℃，C：1270.0～1320.0℃）的情況下，所對應的配合煤及焦炭含量指標如下表所示（見表2）。

 

表2：加熱溫度變化下配合煤機焦炭含量數據對比示意表

 

結合表2中所例舉的相關數據不難發現：在（A：1250.0～1300.0 ℃，B：1260.0～1310.0℃，C：1270.0～1320.0℃）三種焦爐加熱溫度方案作用之下，所生成配合煤對應的煤質基本處于穩定狀態。水分、以及揮發分指標均無明顯的差異。而在對焦炭指標進行對比分析的過程當中發現：在自方案A（1250.0～1300.0℃）逐步提升結焦時間至方案C（1270.0～1320.0℃）的過程當中所生成焦炭中的焦炭反應性CRI指標呈現出了明顯的下降趨勢（26.2%→25.8%→25.6%），而反應后強度CSR指標則呈現出了明顯的提升趨勢（64.7%→65.5%→65.7%）。產生以上明顯變動的主要機制在于：較高的焦爐加熱溫度會使得焦炭內部氣孔率明顯減少，焦炭致密性水平得到顯著的提升，比表面積有所減小。對于取樣而言，當在二氧化碳環境中充分加熱的過程當中，受到氣固接觸面積持續降低的因素影響，時間恒定條件下的焦炭反應水平降低，在降低反應性的同時，也相應的提高了反應后強度水平。

 

為將該研究結果指導于實踐工作，分析可知：在焦爐加熱狀態下所生成焦炭中，其反應性水平與反應后強度水平存在一定反向相關關系，且提高加熱溫度可提高反應后強度水平。

 

2.3配合煤水分影響因素

 

以配合煤水分作為變化指標，在分三個等級設置配合煤水分（A：9.0%，B：10.0%，C：11.0%）的情況下，所對應的配合煤及焦炭含量指標如下表所示（見表3）。

 

表3：加熱溫度變化下配合煤機焦炭含量數據對比示意表

 

 

結合表3中所例舉的相關數據不難發現：在熱工制度恒定情況下，平穩操作供給焦爐的熱量基本處于一致性狀態，但，隨著水分的增加，熱量的消耗也有所提升，由此可能致使煤料在參與炭化加熱反應期間的受熱性能受到影響，進而對結焦質量也產生干擾。從這一角度上來說，隨著配合煤水分的提升，需適當提高焦爐加熱溫度或延長結焦時間，避免煤料出現受熱不足、受熱不均勻的問題。

 

3、討論

 

本文通過實驗分析的方式驗證了焦爐加熱制度相對于焦炭熱性質的影響情況，綜合實驗結果，得出如下結論：（1）在焦爐加熱制備焦炭的過程當中，每延長1.0h結焦時間，則所對應的生成焦炭反應性CRI指標下降0.42%，反應后強度CSR指標則下降0.58%；（2）在焦爐加熱狀態下所生成焦炭中，其反應性水平與反應后強度水平存在一定反向相關關系，且提高加熱溫度可提高反應后強度水平；（3）隨著配合煤水分的提升，需適當提高焦爐加熱溫度或延長結焦時間，避免煤料出現受熱不足、受熱不均勻的問題。以上結論望作用于實踐。