全自(zi)動焦(jiao)炭反應性原理(li)

焦炭與(yu)氧化性(xing)氣體在高溫(wen)下反應的性(xing)質稱作焦炭的高溫(wen)反應性(xing)，簡稱焦炭反應性(xing)，主要指以(yi)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(jian)后反應掉的C來(lai)評定。

焦炭是一種碳質多孔體，它與(yu)CO2間(jian)的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)屬(shu)氣(qi)(qi)固相(xiang)非均相(xiang)反(fan)應(ying)(ying)，它是通過到達(da)氣(qi)(qi)孔表(biao)面上的(de)(de)CO2和焦炭表(biao)面上碳的(de)(de)活化(hua)點不斷反(fan)應(ying)(ying)而完成反(fan)應(ying)(ying)過程(cheng)的(de)(de)。因此(ci)其反(fan)應(ying)(ying)速(su)度(du)不僅取決于化(hua)學反(fan)應(ying)(ying)速(su)度(du)，還受反(fan)應(ying)(ying)氣(qi)(qi)體的(de)(de)擴散速(su)度(du)影響。

影響焦炭反應性的因素(su);

（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(di)(di)。相同(tong)(tong)煤化程(cheng)度的(de)(de)煤，當流動(dong)度和(he)膨脹度高時制(zhi)得(de)的(de)(de)焦炭(tan)，一(yi)般反應(ying)性也較低(di)(di)，不同(tong)(tong)煤化程(cheng)度的(de)(de)煤制(zhi)得(de)的(de)(de)焦炭(tan)，其光(guang)學顯微組(zu)(zu)織(zhi)不同(tong)(tong)，研究表明(ming)，各種(zhong)光(guang)學組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)反應(ying)性排列次序(xu)為：各向同(tong)(tong)性組(zu)(zu)織(zhi)及惰性組(zu)(zu)織(zhi)>細粒鑲嵌狀組(zu)(zu)織(zhi)>粗粒鑲嵌組(zu)(zu)織(zhi)>流動(dong)型(xing)組(zu)(zu)織(zhi)>片(pian)狀組(zu)(zu)織(zhi)。原料煤中添加(jia)石油(you)延遲焦可使煉焦后期(qi)裂解碳(tan)增(zeng)加(jia)，因(yin)而堵塞部分微氣孔(kong)，有利(li)于降低(di)(di)焦炭(tan)反應(ying)。

（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(zhong)含0.1%~0.3%的Na2O和(he)K2O，這對反應性影響不(bu)明(ming)顯。但在高堿(jian)負荷的高爐中(zhong)，因堿(jian)循環(huan)，使鉀、鈉含量可達(da)3%以上，這會明(ming)顯加劇焦炭的碳(tan)溶反應。

（3）煉(lian)焦工藝  

提高煉(lian)焦(jiao)(jiao)終溫，結焦(jiao)(jiao)終了時采(cai)取燜爐等措施，可以使(shi)焦(jiao)(jiao)炭結構致密，減(jian)少氣孔(kong)表面，從而降低焦(jiao)(jiao)炭反應(ying)性。采(cai)用(yong)干熄(xi)焦(jiao)(jiao)時，由(you)于(yu)避免了濕熄(xi)焦(jiao)(jiao)過程(cheng)中水(shui)氣對焦(jiao)(jiao)炭氣孔(kong)表面的活化反應(ying)，也有助于(yu)降低焦(jiao)(jiao)炭反應(ying)性。

（4）反應速率參數  

用純(chun)CO2作(zuo)為反(fan)應(ying)氣體(ti)時，焦(jiao)(jiao)炭的(de)反(fan)應(ying)性(xing)隨(sui)焦(jiao)(jiao)體(ti)的(de)氣孔率(lv)和氣孔表面增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)而(er)增(zeng)(zeng)大(da)，提高反(fan)應(ying)溫度，使(shi)反(fan)應(ying)速(su)度常(chang)(chang)數(shu)與擴(kuo)散速(su)度常(chang)(chang)數(shu)均增(zeng)(zeng)大(da)。一(yi)些試驗得出，在高爐體(ti)內氣體(ti)條件下，焦(jiao)(jiao)炭的(de)活化(hua)性(xing)能E約310~335kJ/mol，即溫度每增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)30℃，化(hua)學反(fan)應(ying)速(su)度約增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)1倍。在以CO2和CO混合氣體(ti)作(zuo)為反(fan)應(ying)氣時，焦(jiao)(jiao)炭反(fan)應(ying)性(xing)隨(sui)反(fan)應(ying)氣中(zhong)CO的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)而(er)降低(di)，而(er)CO對焦(jiao)(jiao)炭反(fan)應(ying)性(xing)的(de)抑(yi)制作(zuo)用隨(sui)溫度升(sheng)高而(er)降低(di)。

全自動焦炭反應性及反應后強度測定儀可用于焦炭反(fan)(fan)應(ying)性及反(fan)(fan)應(ying)后強度的測定（反(fan)(fan)應(ying)性CRI、反(fan)(fan)應(ying)后強度CSR），設備完全符合GB/T4000-2017標準操作(zuo)要求。

全自動(dong)焦炭反應性及反應后強度測定儀分單爐(lu)(lu)、雙爐(lu)(lu)設計，每個加熱爐(lu)(lu)可(ke)獨立(li)運行，也(ye)可(ke)同時進行，可(ke)做平行試驗；

全自動焦炭反(fan)應性及反(fan)應后(hou)強度測定儀(yi)采(cai)用電(dian)爐絲加熱(re)，有三(san)(san)段獨(du)立的(de)加熱(re)區，三(san)(san)段加熱(re)區獨(du)立控溫(wen)，實現(xian)真正意義上(shang)的(de)恒溫(wen)區，恒溫(wen)區長度≥300mm；計(ji)算機(ji)畫面要求顯示恒溫(wen)區上(shang)部、焦炭中心、恒溫(wen)區下部三(san)(san)條溫(wen)度曲線。

自(zi)動(dong)備份氣瓶切(qie)(qie)換(huan): 該功能對試驗(yan)中的CO2,N2兩種氣體(ti)以各(ge)自(zi)雙路(lu)氣瓶形(xing)式存(cun)在,一旦某(mou)氣瓶缺氣可自(zi)動(dong)切(qie)(qie)換(huan)續接,使試驗(yan)無中斷之憂。

全過(guo)程無需人(ren)工(gong)干(gan)預, 常溫-1100℃，升(sheng)溫速率(lv)15℃/min（可調）; 400℃通(tong)(tong)(tong)0.8L/min氮(dan)氣(qi)保護；1050℃預熱(re)二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)；1100±3℃，穩(wen)定10min，切(qie)斷氮(dan)氣(qi)，通(tong)(tong)(tong) 5L二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)，反應2h，電(dian)爐(lu)停止加熱(re)；反應器下(xia)降出爐(lu)，切(qie)斷二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)，通(tong)(tong)(tong)2L氮(dan)氣(qi)保護；當焦炭降到(dao)100℃報警(jing)，試驗結束。