焦炭光学组织与反应性关系的研究

八钢焦炭的光学组织特征及其成因分析李培铖　冯进　邱健(新疆八一钢铁集团有限责任公司炼铁分公司)摘　要:　阐述了八钢焦炭呈现以流动型为主、辅以粗粒镶嵌的光学组织特征。

分析认为,炼焦煤的变质程度和煤岩组成是影响焦炭光学组织的重要因素。

焦炭的光学组织与CO2的反应存在着选择性。

关键词:　焦炭;光学组织;成因1　前言煤在炼焦过程中,除析出部分煤气和煤焦油外,大部分残留转化为焦炭。

煤中能软化熔融的活性组分和不软化熔融的惰性组分共同形成焦炭的气孔璧。

用偏光显微镜在油浸或干物镜下(放大倍数一般为400～600倍)所观察到的焦炭气孔璧部分的组织称为焦炭的光学组织。

焦炭的光学组织与焦炭质量之间有很好的相关关系,借助焦炭的光学组织可以推断炼焦煤性质、预测焦炭的冷态强度、深入研究焦炭的热态性能等。

八钢焦化技术人员通过长期的煤岩研究,对现有的原料煤煤质及焦炭的光学组织形成了初步的认识。

此文针对八钢焦炭的光学组织特征进行了成因简析。

2　八钢焦炭的光学组织特征2.1　焦炭光学组织测试方法制取0.061～1.0mm的焦炭试样,用不饱和树脂将焦样粘结,冷态成型,用磨片机、抛光机磨抛制成光片。

采用正交偏光显微镜在500倍下,进行定量分析。

测量点数不少于400点。

焦炭的光学组织根据其光学性质、尺寸大小作如下划分,见表1。

表1　焦炭光学组织分类表序号名称代号 分类特征1各向同性TX无光学各向异性2细粒镶嵌XL有光学异性,<1Λm3粗粒镶嵌CL有光学异性,1～10Λm4流动状LD有光学异性,同色粒状有方向性排列成行,1～10Λm5片状PZ有光学异性,长向及宽向均>10Λm6基础各向异性JC有光学异性,直接来源于煤7类丝+破片S+P呈各向同性或各向异性,直接来源于煤的丝质组和小片惰性物 用光学组织指数O T I来表征焦炭的光学异性程度。

将各向同性、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、流动状、片状、基础各向异性、类丝+破片组织分别赋值0、1、2、3、4、4、0,以下式计算O T I值。

影响焦炭反应性的因素主要有以下两个方面：1、原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。

尤其是煤料的流动度较大时，易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。

而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金属的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。

2、炼焦工艺条件：增大装煤堆比重、提高炼焦温度、采取焖炉等措施，可使焦炭结构致密，减少气孔表面积，使焦炭反应性降低。

采用干熄焦，可避免水蒸汽对焦炭表面的活化，有利于降低焦炭的反应性。

1、焦炭的冷强度与焦炭其孔径及其分布有关，而热强度则与焦炭孔壁厚度密切相关。

2、为改善焦炭反应性，根本在于多用主焦煤少用高挥发分煤，特别是少用挥发分大于37%的煤。

在粘结性足够的情况下，可配入一些粘结性中等的低挥发分煤。

3、若在煤料中配入5%左右挥发分10%的延迟焦，反应性可降低10~20%，其原理是在炼焦后期有大量裂解碳产生，阻塞了部分微气孔，因而降低了反应性。

基于这一原理，提高入炉煤的堆密度，提高炼焦最终温度，也有相同的效果。

影响焦炭反应性的因素主要有以下几个方面：一、煤的性质原料煤性质：一般中等煤化度的煤，炼制的焦炭有较低的反应性。

尤其是煤料的流动度较大时,易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织，可降低焦炭反应性。

而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金的氧化物，它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用，因此，煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高，均会使焦炭反应性增大。

1.单种煤值挥发份过高或过低，其反应性较高。

在24％左右时，焦炭的反应性最小。

2.单种煤平均最大反射率过高或过低，其反应性较高。

3.灰分对热性质影响，尤其是碱性金属氧化物的存在。

二、炼焦工艺条件：1）、增大装煤堆比重；堆密度越高，焦炭的热反应性越低，反应后强度越高（明显）。

2）、提高炼焦温度；3）、采取焖炉等措施；一般4.3米以上焦炉结焦时间普遍长。

提高焦炭反应性测定结果准确性方法探究摘要：科技的进步，高炉逐渐向着大型化发展，人们对焦炭反应性及反应后强度指标的关注程度越来越高。

焦炭反应性（CRI）与反应后强度（CSR）模拟焦炭在高炉中的运行状况，是衡量焦炭高温冶金性能、评价焦炭质量的重要指标。

本文就提高焦炭反应性测定结果准确性方法展开探讨。

关键词：焦炭；反应性；反应后强度引言焦炭热反应性和反应后机械强度影响高炉的透气性和高炉顺行，它们是指导高炉生产的重要指标，但焦炭热反应性和反应后机械强度的测定结果受试样加工、反应温度及保护气体流量等因素的影响都很大。

引起反应性结果偏高的主要因素有:升温速度过快、反应温度偏高、保护气流量太小或反应气体流量过大，此时，反应后强度结果偏低，反之亦然。

1焦炭反应性及反应后强度测定原理称取200g±0.5g焦样置于反应器中，在1100℃±5℃通入二氧化碳反应2h，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭反应性（CRI）。

反应后的焦炭在I型转鼓以20r/min的转速转30min后过筛，以大于10mm粒级的焦炭占反应后焦炭的质量百分数表示反应后强度（CSR）。

2试样选取要符合标准，同时做对比试验根据GB/T4000－2008的制样要求，焦样粒度为23～25。

这一标准的使用，使得所选的试验焦炭更接近球形，检测结果偏差更小。

在实际操作中，除了焦炭形状外，样品还要有代表性。

为保证结果的准确性，对同一批试样，要做对比试验，两次试验结果之间的误差在允许范围内的话，取平均值报出;两次试验结果之间的误差若超出允许范围，要重新检测。

3测定中的有关问题讨论3.1样品的制备（1）弃去泡焦、炉头焦后制样按《焦炭试样的采取和制备》（GB/T1997-2008）取样。

其中泡焦、炉头焦气孔率大，虽然在生产中所占比例小，但在测定过程中与二氧化碳反应相对剧烈些，导致结果的不确定性增加，Gb4000_2017明文规定制样时应弃去泡焦、炉头焦。

第42卷第32期 山 西建筑Vol .42No .322 0 1 6 年 1 1 月SHANXI ARCHITECTURENov . 2016• 99 •文章编号：1009-6825 (2016) 32-0099-03探究焦炭反应性及反应后强度测定中应注意问题邝宏春(山西省地质勘查局二一三地质队，山西临汾041000)摘要:通过查阅大量的文献资料，从热电偶、c o 2气体流量、恒温段、温度、自动控温系统中参数的设定、供气系统的严密性等方 面，总结了焦炭反应性及反应后强度测定中应注意的问题，以期提高这两个指标测定结果的准确性。

关键词:焦炭,热电偶，控温系统，供气系统中图分类号:TF526.1文献标识码:A作为高炉冶炼作业中评价焦炭热性质的关键参数，焦炭反应 性及反应后强度在很大程度上影响着高炉冶炼。

并且随着高炉 逐渐向着大型化发展，人们对上述2个指标的关注程度越来越 高。

大多数国家都依据自己的技术、资源情况，研发了不同的测定 方法，同时运用这两种指标来提高焦炭质量。

我们国家在1983年 的时候也有了自己的标准，1999年，2008年这两年又对其做出了 修订。

1插好热电偶的措施在装料过程中，把热电偶插到正确位置非常重要。

插好热电偶的措施有:在反应管中加进10粒焦炭样品，并保证焦炭样品可 以把反应管底部的孔网压住。

完成上述操作之后,将反应管斜着 放置在比较低的角度上，并把剩下的焦炭样品放置在管壁处，一SO -S 9-O -S 9-O -SSO -S 9-O -SSO -S 9-O -S 9-O -SSO -S 9-O -S 9-O -SSO -S 9-O -SSO -S 9-O -S 9-O -S2) 仪器设备的影响。

在黄土试验以前，应调试校正仪器，以 消除仪器所带来的系统误差，不能呆板地执行一年调校一次的仪 器校正周期;开展同一人员不同仪器之间比对试验，减少仪器设 备对黄土湿陷的影响。

3)试验人员技术能力的影响。

不同焦炭光学组织的气化反应性分析王越;庞克亮;马银华;夏伟;吴昊天;谷致远;刘福军;赵华;由志强;候进强【期刊名称】《煤质技术》【年(卷),期】2024(39)1【摘要】焦炭光学组织是影响焦炭反应性的内在因素,对不同焦炭光学组织的气化反应性分析可为更好地指导配煤炼焦生产,即通过合理配煤控制和改善焦炭反应性指标以实现降低配煤成本、稳定和提高焦炭质量。

选择10种不同变质程度的炼焦煤,利用煤岩显微镜和焦炭反应性实验定量分析每种光学组分的相对反应性,并建立基于镜质体反射率和焦炭光学组织相对反应速率的焦炭反应性预测方程。

结果发现,不同焦炭中不同光学组织的气化反应速率(绝对值)差别较大,但相对反应速率基本恒定,与焦炭类型无关。

各向同性组织、镶嵌状组织、流动状组织、丝质及破片组织的相对反应速率比值为K_(ISO)∶K_(M)∶K_(F)∶K_(FF)=2.5∶1.0∶0.6∶2.6。

光学组织相对反应速率对焦炭反应性(CRI)的影响高于变质程度,基于镜质体反射率(R^(o)_(max))和焦炭光学组织相对反应速率(K)的焦炭反应性预测方程为CRI=-14.73 R^(o)_(max)+17.21 K+30.78。

【总页数】7页(P47-53)【作者】王越;庞克亮;马银华;夏伟;吴昊天;谷致远;刘福军;赵华;由志强;候进强【作者单位】鞍钢集团北京研究院有限公司;鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司;鞍钢集团钢铁研究院【正文语种】中文【中图分类】TQ520.1【相关文献】1.焦炭光学组织与反应性关系的研究2.碱金属（K）对焦炭不同光学组织气化规律的试验研究3.不同类型焦炭光学组织与CO2反应性关系的研究4.焦炭高温气化反应特性与光学组织、灰分变化的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

煤质技术全国中文核心期刊 矿业类核心期刊 CAJ-CD 规范 执行优秀期刊焦炭显微结构及矿物质存在下反应性变化规律探讨87焦炭显微结构及矿物质存在下反应性变化规律探讨王晓磊,郭 治,曲思建,张 飏,商铁成,王利斌(煤炭科学研究总院北京煤化工分院,北京100013)摘要:分析了焦炭显微结构及其对焦炭反应性的基本影响,探讨了矿物质的存在对焦炭显微结构的影响机理及催化作用特征。

焦炭光学显微结构对焦炭反应性影响顺序为各向同性、类丝炭和破片>细粒镶嵌>粗粒镶嵌>流动型片状结构。

当有矿物质存在时,其顺序恰好相反。

关键词:焦炭显微结构;反应性;矿物质中图分类号:TQ 52 文献标识码:A 文章编号:1006-6772(2008)02-0087-03收稿日期:2008-02-27作者简介:王晓磊(1984-)女,内蒙赤峰人,硕士研究生,就读于煤炭科学研究总院煤化工分院化学与工艺专业,从事煤炭转化、热解等研究工作。

随着钢铁工业的发展,高炉日趋大型化,同时还采取了煤粉喷吹、富氧、高风温等强化冶炼措施,这对高炉中的焦炭质量提出了更高的要求。

近几十年来,国内外对一些高炉进行解剖研究,取得了焦炭在炉内状况的丰富资料,认为现行冷态强度不能完全反映焦炭在高炉内的热性能,而焦炭反应性却能较好地反映其在高炉中抵抗化学侵蚀的能力,是评价焦炭质量的重要指标。

焦炭反应性的大小与焦炭显微结构及矿物质的催化作用密切相关。

弄清有矿物质存在的条件下焦炭显微结构对反应性的影响规律,对于指导炼焦配煤具有重要意义。

1 焦炭显微结构及其对反应性的基本影响1 1 影响焦炭显微结构的主要因素煤在成焦过程中,低分子热解产物呈气态逸出,留下的自由基缩聚、叠砌形成球形的可塑性物质,即小球体。

在热态下,小球体不断吸附液相中其他大分子,因而球的体积不断增大。

在热运动中小球体还相互融并成为更大的球体。

这些较大的球体直到表面张力已不足以维持其球形时,就发生解体和变形,如颗粒状、流动状或片状,最后这些组织结构保留到固化后的焦炭中,成为焦炭的显微光学组织。

焦炭光学组织与反应性关系的研究1.前言近几十年来，国内外对一些高炉进行解剖研究，取得了焦炭在炉内状况的丰富资料。

认为现行冷态强度不能完全反映焦炭在高炉内的热性质，而焦炭反应性与焦炭在高炉中性状的变化有密切关系，能较好地反映焦炭在高炉中的状况，是评价焦炭热反应性的重要指标。

一般对于焦炭热反应性反应机理的研究，认为焦炭热反应性主要是汽化反应（CO2 +C→2CO）,它消耗炭素，使焦炭气孔壁变薄,促使焦炭强度下降,粒度变小。

此次研究主要是从煤岩学角度剖析焦炭热反应性反应机理,从单种煤焦炭的光学组织研究热反应性,有利于合理进行配煤,提高配合煤的质量,有利于提高焦炭在高炉中的热反应强度。

2.试验部分2.1 试验原料试验主要采用包钢焦化厂现使用的煤种作为原料,根据国家标准对其进行了工业分析、粘结指数和胶质层最大厚度的测定，其数据如表1。

试验方法将单种煤在20公斤焦炉中成焦，其中20公斤焦炉装煤量（干基）为23公斤，装炉煤水分为10±1%，燃烧室温度在1080±10℃，结焦时间为8小时，焦饼中心温度大于950℃。

成焦后留取部分焦炭进行光学组织的测定，其余焦炭按照国家标准进行热反应强度的试验。

试验完成后，将热反应强度测定前和测定后的焦炭分别进行制样，其破碎到粒度为0.2～1.5毫米的焦炭，取5克焦炭加入一定比例的粘结剂、固化剂和促进剂混合搅拌制成焦砖，将其中一个面磨制成合格的光面，在国产HY4显微光度计（海南大学研制）下做焦炭的光学组织分析。

表1 单种煤常规分析数据3.试验结果与讨论3.1单种煤焦炭的光学组织特征将在20公斤焦炉中成焦后的焦炭制成焦砖，在显微光度计下测定400点以上，其光学组织特征如表2。

由数据显示，河杨焦炭的光学组织以细粒镶嵌和中粒镶嵌为主，各向同性、丝炭和破片相对较多。

其原因从表1常规分析可知河杨煤属于1/2ZN，变质程度相对偏低，镜质组在成焦过程中中间相分子的原始顺序化程度低，使球体生长、长大、融并等的发展都受到很大的限制，所以形成以各向同性、细粒镶嵌和中粒镶嵌为主的光学性质。

焦炭反应性及反应后热性质及其检测方法分析作者：李娜来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第05期摘要：在对焦炭反应以及反应之后的强度进行模拟实验，在高炉内焦炭热性质之中存在的一系列问题进行分析的时候，提出了CRI以及反应后热性质的监测方式。

指标中涵盖了熔损反应，开始的温度、反应的速率、进行的速率以后的强度、反应之后进行热处理性以及热处理之后强度等，这几种都需要通过实验来进行研究和分析。

关键词：焦炭；反应性；反应后强度；高炉1 焦炭反应及反应后热性质的分析在上个世纪的六十年代，日本高炉通过剖析进行分析，焦炭在高炉内的裂化是分别发生在炉腰、炉腹的地方，也就是温度较高，在900-1300℃的软熔带地方。

炼铁的工作人员长期以来，都是经过这个部位的焦炭，被一定程度的进行了破坏，并且对于高炉的下部分以及死料堆的透液性，炉缸工作的状况进展是否顺利，对于高炉下方的影响情况等。

为了对高炉焦炭的抵抗熔损的破坏能力进行有效的评价，世界各个国家都开始进行了块焦或者粒焦的反应性以及反应之后强度的监测技术。

并且最广泛的就是在新日铁的块焦反应性以及反应之后的强度的测试。

有一些国家以及组织将这种方法制定成为了一种标准。

如ASTMD5341-99（2010）el，GB/T4000-2008，ISO18894： 2006等等。

冶金工作人员已经开始逐渐适应了CSR和CRI之间相对较好的负相关性，并且作为其分析以及对焦炭进行判断的方式，双料柱透气性、透液性，以及炉况顺利进展的影响依据。

炼焦工作人员也按照这种负相关性对炼焦技术进行改正。

但因为并没有合适的CRI和CSR和高炉的实际操作来进行非常明确的对应关系，很多的专家和学者对CRI和CSR的科學性都存在着质疑。

Lundgren和一些研究人员，分别对焦炭在新日铁实验的环境下以及在高炉中的实验，对其反应性及反应后的强度进行了研究，在分析的过程中发现了焦炭在实验高炉中的反应以及反应后的强度，有非常大的差异。