一种硅铁低碳冶炼用兰炭热性能评价方法与流程

1.本发明属于兰炭检测技术领域，涉及一种硅铁低碳冶炼用兰炭热性能评价方法。


背景技术：

2.目前硅铁低碳冶炼用兰炭评价指标有灰分（ad）、氧化铝含量（al2o3）、磷含量（p）、电阻率、挥发分，在生产实践中发现，在冶炼工艺条件不变时，采用不同企业提供的兰炭对冶炼电耗、还原剂的消耗波动较大，对生产成本的影响较大和生产管控难度影响大，说明现有兰炭指标体系不够完善，不足以支撑矿热炉冶炼生产，硅铁生产厂家在采购兰炭时除了上述指标外，还往往增加上产地或者厂家，但没有关键指标区分某产地或者某厂家的兰炭，给兰炭的采购也带来了难度，因此需要一种更加准确的兰碳热性能评价方法，对兰碳热性能进行全面评价。
3.目前我企业兰炭采购标准及使用要求为，（1）80%≤固定碳≤86%，灰分≤8.5%，挥发分≤10%，（2）粒度5-15mm，入炉前检测其中小于5mm的应小于入炉量的5%，大于15mm的不大于5%，高温（950℃）比电阻2200-3000ω.m，水分控制在10%以内，依据以上指标，目前在兰炭采购和使用中的困境是以下几点，（1）所有的兰炭都符合采购条款1和采购条款2，但兰炭使用过程中，在冶炼工艺条件不变时，采用不同企业提供的兰炭对冶炼电耗、还原剂的消耗波动较大，对生产成本的影响较大和生产管控难度影响大，（2）产地不同，供应厂家不同，价格的差异也比较大，但价格的合理性没有相应的指标支撑。（3）企业在使用兰炭的过程中，先摸索使用一段时间借此了解兰炭的使用效果，积攒一定的经验后大量使用，说明现有的兰炭指标不能很好的指导生产。（4）硅铁生产厂家在采购兰炭时除了上述指标外，还需要增加上产地或者厂家，但没有关键指标区分某产地或者某厂家的兰炭，给兰炭的验收也带来了难度。
4.综上所述：现有兰炭指标体系不够完善，不足以支撑矿热炉冶炼生产，因此需要一种更加准确的兰炭热性能评价方法，对兰炭热性能进行全面评价。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种硅铁低碳冶炼用兰炭热性能评价方法。
6.为此，本发明采取如下技术方案：一种硅铁低碳冶炼用兰炭热性能评价方法，包括以下步骤：（1）将兰碳破碎为颗粒并烘干；（2）将兰碳颗粒置入反应罐中加热反应0.5-2h，反应温度为1000℃-1500℃度，记录加热反应前兰碳颗粒的质量m和加热后的质量m1；（3）将加热反应后的兰碳颗粒装入转鼓内转动，转动完成后采用φ3-10的圆孔筛进行筛分，称量筛上物质量m2；（4）按以下公式计算兰炭的反应性cri和反应后强度csr
cri=（m-m1）/m
×
100%csr（兰炭、300r）=m2/m1×
100%。
7.进一步地，所述步骤（1）中将兰炭分级破碎至＜10mm，取粒级为3-10mm的兰炭颗粒放入烘箱中在180℃下烘2h，最后放入干燥器中冷却至室温。
8.进一步地，所述步骤（2）中当反应罐料层中心温度达到400℃时，开氮气保护，当反应罐料层中心温度达到1100℃时，向反应罐内通入二氧化碳，当料层温度达到1150℃后稳定10min，通入混合气体。
9.进一步地，所述氮气的流量为0.5-1l/min。
10.进一步地，所述步混合气体为co1和co2混合气体，co1和co2的比例为9:1。
11.进一步地，所述混合气体的流量为3-5l/min。
12.进一步地，所述步骤（2）中加热反应1h后，停止加热，相反应罐中通入氮气，氮气流量为2l/min，待反应罐中的兰炭冷却到100℃以下，停止通入氮气。
13.进一步地，所述步骤（3）中转鼓以20r/min的转速转动15min。
14.本发明的有益效果在于：在兰炭的灰分（ad）、氧化铝含量（al2o3）、磷含量（p）、电阻率、挥发分符合标准要求时，兰炭的高温反应性和高温反应后强度指标能够更好的模拟使用过程中温度、气体等生产条件，能够区分兰炭在此生产条件下的经受热应力和机械力时，抵抗破碎和磨损的能力的大小，进而指导生产和用兰炭的采购提供关键指标，为兰炭的采购、结算、使用提供依据和数据支撑；兰炭的采购和使用再也不用考虑产地和厂家，也拓展了资源范围；料场堆放可以将高温反应性和高温反应后强度差不多的兰炭合堆，节约了管理成本。
具体实施方式
15.下面结合实施例对本发明做详细说明：（1）将兰炭分级破碎至＜10mm，取粒级3-10mm的兰炭颗粒，然后将兰碳颗粒放入烘箱以180℃的温度烘2h，将兰碳中的水分排出，最后放入干燥器中冷却至室温。
16.（2）将选取的兰碳颗粒称重记录质量m，本实施例中m为202.15g，然后放入反应罐中，上好螺丝，插好热电偶，放入电炉内加热，加热时打开焦炭反应性测定的专用软件，设置反应时间为1小时，反应温度为1150℃，当反应罐料层中心温度达到400℃时，开氮气保护，氮气流量为0.8l/min，氮气保护可使得兰碳颗粒不要提前和空气中的气体反应，以免影响其准确性，当反应罐的料层温度达到1150℃时，稳定10min，然后向反应罐内通入由co和co2组成的混合气体，混合气体的组成比为co：co2=9:1，通入混合气体可以模拟生产过程中的气体氛围，使其结果更具有实用性，合气体的流量为5l/min,当反应进行1小时后停止加热，通入氮气，氮气流量为2l/min，在氮气保护的情况下使得反应罐内的兰碳自然降温，当反应罐中的兰炭冷却到100℃以下后，停止同氮气，倒出兰炭颗粒，并对兰碳颗粒称重，记录兰碳颗粒的质量m1，m1为120.36g。
17.在通入混合气体时，先对co2进行加热，防止混合气温度过低，体影响反应罐内的温度。
18.（3）反应后的兰炭全部装入ⅰ型转鼓内，以20r/min的转速共转15min，总转数为300r，然后取出用φ3-φ10的圆孔筛筛分，本实施例中选用φ3的圆孔筛，称量筛上物质量，
记录为m2，m2为67.73g，将反应后的兰炭颗粒装入ⅰ型转鼓内进行转动的目的是，模拟兰炭在使用环境和气氛下，同时经受热应力和机械力时，抵抗破碎和磨损的能力。
19.（4）计算兰炭的反应性用cri和反应后强度用csrcri=（m-m1）/m
×
100%，本实施例中cri=202.15-120.36）/202.15
×
100%=40.5%。
20.csr=m2/m1×
100%，本实施例中csr=67.73/120.36
×
100%=56.3%。
21.使用相同方法对多组兰炭进行检测，每组兰炭的化学指标和物理指标均符合企业采购标准，评价结果如下：兰炭2，高温反应性cri：21.0%，高温反应强度csr ：61.7%；兰炭3，高温反应性cri：27.9%，高温反应强度csr ：34.0%；兰炭4，高温反应性cri：29.0%，高温反应强度csr ：14.1%；兰炭5，高温反应性cri：21.9%，高温反应强度csr ：48.8%；从以上评价结果中可以看出，在兰炭所有化学指标和物理指标均符合企业采购标准的情况下，兰炭的高温反应性和高温反应后强度的指标有明显的差异，兰炭高温性能可以用高温反应性低且高温反应后强度高来排序。
22.企业在采购兰炭的过程中，在所有化学指标和物理指标均符合企业采购标准，优先采购高温反应性低同时高温反应后强度高的兰炭2、其次为兰炭5。虽然兰炭4的高温反应性低，但是高温反应后强度也低，可以不考虑；兰炭1和兰炭3可以少量采购。使用时也可如此。
23.使用高温反应性和高温反应后强度指标可为兰炭的采购、结算、使用提供依据和数据支撑，兰炭的采购和使用再也不用考虑产地和厂家，也拓展了资源范围，此外料场堆放可以将高温反应性和高温反应后强度差不多的兰炭合堆，节约了管理成本。