CN115094172B - 通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其包括：根据焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K、以及焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，确定高炉能够承受的入炉碱负荷量，并根据所述入炉碱负荷量确定碱金属的入炉量；其中，焦炭抗碱性浸蚀性以K+P表示，当K+P大于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第一预设值；当K+P小于或等于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第二预设值，第一预设值小于第二预设值。本发明的方法通过与焦炭热强度和风口焦热强度之差正相关的焦炭抗碱性浸蚀性确定高炉的入炉碱负荷量，并通过负荷量确定碱金属的入炉量，进而改善炉况容易出现异常的问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法。
背景技术
焦炭在炼铁中的作用主要有：一是热源，二是还原剂，三是骨架。焦炭质量的好坏严重影响高炉顺行，其质量评价指标有化学成分(水分、灰分、挥发分、硫、磷等)，焦炭的粒级组成及粒度均匀系数，焦炭的机械强度(M40、M10)，焦炭的热强度(CRI、CSR)、焦炭的微观结构及焦炭气孔率等。冶炼过程中焦炭作为高炉料柱的骨架，在高炉下部，矿石和熔剂已全部软化造渣并熔化为液体后，焦炭是炉内唯一以固态存在的物料，是支撑料柱的骨架，同时又是风口前产生的煤气得以自下而上畅通流动的高透气性通路。
随着高炉容积的不断增大，焦炭在高炉中燃烧发热和间接还原功能一部分由喷吹煤粉替代，然后焦炭作为高炉料柱的骨架作用被强化，高炉内焦炭除了经受恶劣环境外，受碱金属影响较大，物料中的碱金属在高炉下部高温区挥发成碱蒸汽，随煤气向上运动。当煤气通过焦炭时，焦炭会吸附煤气中的碱金属，导致破坏焦炭骨架。一是碱金属与焦炭形成层间化学物KC，导致焦炭产生裂纹并发生体积膨胀而破裂；二是碱金属对焦炭的气化反应起催化作用，引起焦炭反映激烈。
但是，相关技术中，没有可靠地方法控制碱金属的入炉量，容易导致炉况异常。
发明内容
本发明的目的在于提供通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，通过与焦炭热强度和风口焦热强度之差正相关的焦炭抗碱性浸蚀性确定高炉的入炉碱负荷量，并通过负荷量确定碱金属的入炉量，进而改善炉况容易出现异常的问题。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，包括：
根据焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K、以及焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，确定高炉能够承受的入炉碱负荷量，并根据所述入炉碱负荷量确定碱金属的入炉量；其中，
焦炭抗碱性浸蚀性以K+P表示；
当K+P大于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第一预设值；
当K+P小于或等于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第二预设值，第一预设值小于第二预设值。
在可选的实施方式中，当K+P大于设定值时，控制K2O的入炉量小于0.65％，Na2O的入炉量小于1.2％。
在可选的实施方式中，设定值为30％。
在可选的实施方式中，利用碱液检测焦炭的抗碱性浸蚀性，确定焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K和焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P。
在可选的实施方式中，利用碱液检测焦炭的抗碱性浸蚀性，具体包括：
用碱液浸泡焦炭粒，并在利用碱液浸泡焦炭粒的前后均进行焦炭反应性(CRI)和反应后强度(CSR)测定，以得到焦炭粒利用碱液浸泡前的反应性CRI0、焦炭粒利用碱液浸泡后的反应性CRI1、焦炭粒利用碱液浸泡前的热强度CSR0、以及焦炭粒利用碱液浸泡后的热强度CSR1，并根据CRI0和CRI1确定焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K，以及根据CSR0和CSR1确定焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P。
在可选的实施方式中，根据CRI0和CRI1确定焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K，具体包括：
根据公式K＝(CRI1-CRI0)/CRI0×100％计算得出。
在可选的实施方式中，根据CSR0和CSR1确定焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，具体包括：
根据公式P＝(CSR0-CSR1)/CSR0×100％计算得出。
在可选的实施方式中，碱液包括碳酸钠溶液。
在可选的实施方式中，碳酸钠溶液的浓度为0.09-0.11mol/L。
在可选的实施方式中，在利用碱液浸泡焦炭粒之前，将焦炭粒在170-180℃条件下干燥；在利用碱液浸泡焦炭粒之后，将浸泡过的焦炭粒在170-180℃条件下干燥；利用碱液浸泡焦炭粒的时间为22-26h。
本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供的通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，包括根据焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K、以及焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，确定高炉能够承受的入炉碱负荷量，并根据入炉碱负荷量确定碱金属的入炉量；其中，焦炭抗碱性浸蚀性以K+P表示。发明人通过研究发现，K+P与焦炭热强度和风口焦热强度之差呈正相关，因此可以依据测量K+P值指导入炉碱负荷量。当K+P大于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第一预设值；当K+P小于或等于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第二预设值，第一预设值小于第二预设值。这样一来，无论K+P的值是多少，都可以对应相应的高炉能够承受的入炉碱负荷量控制碱金属的入炉量，进而改善碱金属超量，避免入炉碱符合超标，并改善炉况容易出现异常的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中焦炭抗碱性浸蚀与焦炭热强度和风口焦热强度之差的关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本公开提供一种通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其包括：
根据焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K、以及焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，确定高炉能够承受的入炉碱负荷量，并根据入炉碱负荷量确定碱金属的入炉量；其中，
焦炭抗碱性浸蚀性以K+P表示；
当K+P大于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第一预设值；
当K+P小于或等于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第二预设值，第一预设值小于第二预设值。
这样一来，无论K+P的值是多少，都可以对应相应的高炉能够承受的入炉碱负荷量控制碱金属的入炉量，进而改善碱金属超量，避免入炉碱符合超标，并改善炉况容易出现异常的问题。而且，可以通过不同焦炭的反应性抗碱性浸蚀和热强度抗碱性浸蚀指数可以指导入炉原料碱度的控制。
进一步地，当K+P大于设定值时，控制K2O的入炉量小于0.65％，Na2O的入炉量小于1.2％，则可以确保入炉碱负荷满足第一预设值，不会超标，确保高炉炉况正常；当K+P大于设定值时，若是K2O的入炉量大于0.65％，Na2O的入炉量大于1.2％，则会导致入炉碱负荷超标，导致炉况异常。
再进一步地，当K+P小于或等于设定值时，K2O的入炉量可以大于0.65％，Na2O的入炉量可以大于1.2％，即在K+P小于或等于设定值时，高炉能够承受更大的入炉碱负荷量，即使K2O的入炉量和Na2O的入炉量增加一定的程度，也能够确保高炉炉况是正常的，进而确保了更广的、可选的入炉原料。
在较优的实施方式中，设定值为30％。将K+P的值设定为30％进行划分，以控制不同的碱金属入炉量，能够确保各种焦炭抗碱性浸蚀性情况下，都能使入炉碱负荷不会超过高炉的承受范围，改善炉况异常的情况。
本公开中，焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K和焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，可以利用碱液检测焦炭的抗碱性浸蚀性来确定。通过碱液来检测焦炭得抗碱性浸蚀性，能够可靠地对焦炭质量进行指标化的评价，以便于后续根据检测结果，科学合理地指导并控制碱金属入炉量。
进一步地，利用碱液检测焦炭的抗碱性浸蚀性，具体包括：用碱液浸泡焦炭粒，并在利用碱液浸泡焦炭粒的前后均进行焦炭反应性(CRI)和反应后强度(CSR)测定，以得到焦炭粒利用碱液浸泡前的反应性CRI0、焦炭粒利用碱液浸泡后的反应性CRI1、焦炭粒利用碱液浸泡前的热强度CSR0、以及焦炭粒利用碱液浸泡后的热强度CSR1，并根据CRI0和CRI1确定焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K，以及根据CSR0和CSR1确定焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P。
再进一步地，根据CRI0和CRI1确定焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K，具体包括：根据公式K＝(CRI1-CRI0)/CRI0×100％计算得出；根据CSR0和CSR1确定焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，具体包括：根据公式P＝(CSR0-CSR1)/CSR0×100％计算得出。
在较优的实施方式中，焦炭粒可以按照以下方式来制备：
将焦炭来样弃去泡焦和炉头焦，用焦炭制粒筛分机制出球状焦粒，再放入焦粒倒角机进行倒角，将掉入Ф23mm圆孔筛的焦粒进行筛分。将筛上物收集起来放入样盘中，摊开成均匀分布的薄层，将样盘放入170-180℃的干燥箱中干燥，大致2小时左右后取出冷却至室温。
可选地，干燥好的焦炭粒可以用塑料袋装好后至于干燥器中保存待用。
在用碱液对焦炭粒进行浸泡前，将焦炭粒充分的干燥，能够确保后续碱液对其浸泡、浸蚀的可靠性和稳定性，并能确保浸蚀的效率。
在较优的实施方式中，浸蚀焦炭粒所使用的碱液为碳酸钠溶液。
碳酸钠溶液的制备方法可以是，用纯度为99.5以上的碳酸钠，加水配置成浓度为0.09-0.11mol/L的溶液，例如：0.09mol/L、0.1mol/L、0.11mol/L等。
在较优的实施方式中，在用碱液浸泡浸蚀焦炭粒时，需要确保碱液的液面高于焦炭粒的表面，且放置22-26h，以使焦炭粒得到充分的浸泡浸蚀，之后再将焦炭粒取出放入样盘，在170-180℃条件下干燥大致2h左右，再取出冷却至室温。
可选地，浸泡浸蚀、且干燥后的焦炭粒同样可以用塑料袋装好后至于干燥器中保存待用。
需要说明的是，测定焦炭粒的焦炭反应性(CRI)和反应后强度(CSR)，可以按照GB/T 4000—2017《焦炭反应性及反应后强度试验方法》开展。
根据上述检测焦炭抗碱性浸蚀性的方法，实施了试验例1-8，各个试验例的CRI0值、CRI1值、CSR0值、CSR1值、K值和P值、以及风口焦热强度(CSR风口焦)、焦炭热强度和风口焦热强度之差(CSR0-CSR风口焦)见表1(单位：％)。
表1
根据表1结果可知，焦炭抗碱性浸蚀性(K+P)与焦炭热强度和风口焦热强度之差(CSR0-CSR风口焦)呈正相关，即当K+P值高时，对应的焦炭热强度和风口焦热强度之差(CSR0-CSR风口焦)值高；当K+P值低时，对应的焦炭热强度和风口焦热强度之差(CSR0-CSR风口焦)值低。
需要说明的是，焦炭抗碱性浸蚀性与焦炭热强度和风口焦热强度之差呈指数正相关(请参考图1)，可以是指：焦炭热强度与风口焦热强度之差可以用以验证、说明焦炭抗碱性浸蚀性指数，说明焦炭热强度与风口焦热强度之差越大，焦炭抗碱性浸蚀性指数(K+P)越大，验证焦炭抗碱性浸蚀性能力越差；根据K+P的值，用以指导碱金属入炉量，确保高炉生产顺行，即确保高炉正常运行；也可以理解为：在物料的碱金属相同的情况下，焦炭抗碱性浸蚀性强弱，可以通过风口焦的热强度反映，或者焦炭热强度和风口焦热强度之差的强弱，可以通过焦炭抗碱性浸蚀性反映。
以下结合实施例和对比例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述，见表2。
表2
根据表2的结果可知，在K+P的值大于30％时，需要控制K2O的入炉量小于0.65％，Na2O的入炉量小于1.2％，才能确保炉况正常；而当K+P的值小于30％时，高炉的入炉碱负荷得到一定的增大，K2O的入炉量和Na2O的入炉量能够有一定的增加。
综上所述，本发明的通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，通过与焦炭热强度和风口焦热强度之差正相关的焦炭抗碱性浸蚀性确定高炉的入炉碱负荷量，并通过负荷量确定碱金属的入炉量，进而改善炉况容易出现异常的问题。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其特征在于，包括：
根据焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K、以及焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，确定高炉能够承受的入炉碱负荷量，并根据所述入炉碱负荷量确定碱金属的入炉量；其中，
利用碱液检测焦炭的抗碱性浸蚀性，确定所述焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K和所述焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P；
其中，利用碱液检测焦炭的抗碱性浸蚀性，具体包括：
用所述碱液浸泡焦炭粒，并在利用所述碱液浸泡所述焦炭粒的前后均进行焦炭反应性CRI和反应后强度CSR测定，以得到所述焦炭粒利用所述碱液浸泡前的反应性CRI0、所述焦炭粒利用所述碱液浸泡后的反应性CRI1、所述焦炭粒利用所述碱液浸泡前的热强度CSR0、以及所述焦炭粒利用所述碱液浸泡后的热强度CSR1，并根据所述CRI0和所述CRI1确定所述焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K，以及根据所述CSR0和所述CSR1确定所述焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P；
根据所述CRI0和所述CRI1确定所述焦炭反应性抗碱性浸蚀指数K，具体包括：
根据公式K＝(CRI1-CRI0)/CRI0×100％计算得出；
根据所述CSR0和所述CSR1确定所述焦炭热强度抗碱性浸蚀指数P，具体包括：
根据公式P＝(CSR0-CSR1)/CSR0×100％计算得出；
焦炭抗碱性浸蚀性以K+P表示；
当K+P大于设定值时，高炉承受的入炉碱负荷量为第一预设值；
当K+P小于或等于所述设定值时，所述高炉承受的入炉碱负荷量为第二预设值，所述第一预设值小于所述第二预设值。
2.根据权利要求1所述的通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其特征在于，
当K+P大于设定值时，控制K2O的入炉量小于0.65％，Na2O的入炉量小于1.2％。
3.根据权利要求1所述的通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其特征在于，所述设定值为30％。
4.根据权利要求1所述的通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其特征在于，所述碱液包括碳酸钠溶液。
5.根据权利要求4所述的通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液的浓度为0.09-0.11mol/L。
6.根据权利要求1所述的通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法，其特征在于，在利用所述碱液浸泡所述焦炭粒之前，将所述焦炭粒在170-180℃条件下干燥；在利用所述碱液浸泡所述焦炭粒之后，将浸泡过的所述焦炭粒在170-180℃条件下干燥；利用所述碱液浸泡所述焦炭粒的时间为22-26h。
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