光學結構單元之間的結合面是 CO侵蝕的薄弱環節，結合面的狀態如何，影響侵蝕后的強度。因此研究了焦炭的粒焦反應性與光學顯微組織和氣孔結構參數間關系。焦炭的光學組分根據中間相理論，煤在成焦過程中大部分軟化熔融先形成各向同性的液體，隨著熱解縮聚的進行又形成中間相小球體，小球體不斷發展融并形成中間相體，中間相體進一步長大、縮聚固化形成各種類型的光學組織。 36 頁 16:37:11萬方數據東北大學學報圖2 單種煤焦炭的粒焦反應性與光學顯微組分的關系a—粒焦反應性與光學指數關系 b—粒焦反應性與部分光學顯微組分關系。化學縮聚活性好壞取決于煤的變質程度和煤巖組成。 2 單種煤焦炭試樣為7kg試驗焦爐焦炭。

根據長期的生產實踐，要保證較好的冷態強度，1930 和2130 煤的用量需要達到50%以上，由此形成的焦炭光學組織明顯以1930 和2130 的流動型為主要特征，并隨其配用量的增長而增長。從試樣看試樣粒度從幾毫米到幾十毫米試樣質量從幾克到幾十克甚達幾十千克從反應溫度看有在升溫狀態下測定焦炭反應性有在恒定溫度下測定焦炭反應性從反應氣體看有用單組份氣體CO2也有用混合氣體如CO2-CO-H2O-N2。3 工業焦炭的試驗結果與分析 前文已研究分析了單種煤焦炭的粒焦反應性但工業上大量使用的是配合煤焦炭因此研究了配合煤焦炭的粒焦反應性。焦炭的光學組分 因此，為改善焦炭質量，如何通過調整八鋼的煉焦配煤結構來調整焦炭的光學組織，增加哪種光學組織的含量？尚需做進一步研究。 2.2 焦炭的粒焦反應性與其它質量指標間關系 焦炭與CO2反應屬于氣固相反應在試驗條件一定時反應結果主要受氣固相接觸面積和反應過程的活化能影響而接觸面積可用焦炭的氣孔結構參數表征活化能則主要決定于焦炭的碳結構與焦炭的氣孔壁光學顯微組織有關。焦炭粒焦反應性測定方法流程圖如圖1。

英國學者Marsh H 認為：流動型的顯微強度對焦炭早期因CO反應而失重十分靈敏。當僅把反應性與粘結指數間相關時無顯著關系但當同時考慮煤變質程度和粘結性時線性關系非常顯著說明煤變質程度和粘結性是決定焦炭反應性的主要因素。焦炭的光學組分 為此筆者在實驗室內研究了焦炭的粒焦反應性。 反應后強度測定是用反應后大于1mm的焦樣放入內徑25.4mm長305mm不銹鋼轉鼓內同時裝入8個直徑12mm鋼球以25±0.5r/min速度轉16min400r以轉鼓后大于1mm焦炭質量百分數作為反應后強度指標PSR。煤中的惰性組分、礦物質對中間相的發展起阻礙作用，只有化學縮聚活性適中的煤才容易形成中間相。失重1%，顯微強度明顯下降。

 4 粒焦反應性制樣、測定方法等均較塊焦反應性簡單作為焦炭質量評價和控制指標易于為生產單位接受楊俊和男39副教授博士研究生 杜鶴桂男72教授博士生導師錢湛芬女65教授. 國家“八五”科技攻關項目編號.作者單位 楊俊和 杜鶴桂 東北大學材料與冶金學院沈陽 110006 錢湛芬 崔 平 華東冶金學院馬鞍山 243002參考文獻 1 付永寧。各光學組織的反應性順序依次為：PZ＞LD＞TX,CL,S+P＞XL。北京冶金工業出版社1995.1379 2 馮安祖。工業焦炭主要取自各鋼鐵公司的高爐入爐焦和鑄造焦。八鋼焦炭的光學組織特征及其成因分析 - 豆丁網#根據單種煤的性質、產量，綜合價格、配煤成本等因素，八鋼形成了以艾維爾溝1930 和2130 煤為基礎煤種的配煤結構，配合使用阜康氣煤、寧夏大武口煤和不超過10%的拜城煤，達到了國標二級冶金焦的強度。焦炭的光學組分2 單種煤焦炭試驗結果與分析 2.1 粒焦反應性與塊焦反應性關系 單種煤焦炭的粒焦反應性和塊焦反應性測定結果如表2。

因此可以認為雖然焦炭與CO2反應屬氣固相反應但在所研究的條件下反應過程中氣孔擴散較快化學反應速度控制起相當大的作用氣孔結構對反應性的影響相對較小。對于焦炭光學顯微組分中細粒鑲嵌到不完全纖維部分由于它們的碳結構單元堆砌既有一定的有序性又相互嵌入與咬合CO2與它們反應時僅能在表面形成疵點而難以形成裂紋并擴展成空洞和疵點因此焦炭中這些組分越多反應后強度越高。焦炭的光學組分變質程度較低的煤煉焦過程中主要形成焦炭的各向同性和細粒鑲嵌組織反應性高而變質程度高的煤煉焦時能形成各向異性程度高的光學顯微組織從而其反應性低。煤巖顯微組分與焦炭光學組織結構及焦炭質量關系的研究--《武漢科技大學學報(自然科學版)》1993年02期#周學鷹;杜功柳;劉智平;戴中蜀;吳蕓蕓;;[A];西部大開發 科教先行與可持續發展——中國科協2000年學術年會文集[C];2000年。八鋼技術人員經坩堝煉焦試驗測得1930、2130 焦炭的CRI 分別為72.8%和73.4%，而五宮焦和大武口焦 CRI 則為 43.4%和 17.4%。 1 粒焦反應性與光學組織間關系 圖2是單種煤焦炭的PRIPSR與焦炭光學顯微組分間關系。

北京冶金工業出版社1992.134收到. 66 頁 16:37:11萬方數據。焦炭的光學組分 2 焦炭粒焦反應性主要受焦炭的氣孔壁光學顯微結構影響氣孔結構也起作用。結果表明它們之間有良好的相關關系并且還研究了單種煤焦炭粒焦反應性與煤質、焦炭光學組織、焦炭氣孔結構參數等指標間的關系說明粒焦反應性對煤種區分能力較好。 稱取20g粒度為36mm干燥后的焦樣裝入內徑20mm長300mm反應管內以2025℃/min速度升溫400℃通入N2保護繼續升溫1100℃切換成CO2反應氣體流量為0.5l/min反應時間為120min反應后降溫過程中通N2保護冷卻室溫以反應前后焦樣失質量百分率作為粒焦反應性指標PRI平均試驗結果誤差小于2.5。同理，阜康煤盡管其粘結性好，但變質程度低，化學縮聚活性太強，形成中間相小球體的尺寸小，因而以細粒鑲嵌和各向同性組織為主，光學組織指數；寧夏大武口煤為復雜混煤，變質程度區間大，鏡質組含量低，導致其形成的中間相體量少且中間相小球體尺寸一般，因而以粗粒鑲嵌和類絲＋破片為主，光學組織指數居中；拜城煤的變質程度高，鏡質組含量低，也導致其形成的中間相量少，因而以粗粒鑲嵌、類絲＋破片、流動狀為主。鑲嵌結構則不是這樣，只是失重到一定程度才開始解體。

焦炭的光學組分 我國國標GB4000839規定了測定焦炭塊焦反應性的方法多年來的實踐表明該方法存在著制樣困難、儀器設備投資大易損部件及反應介質消耗大且成本高、實驗周期長等缺點因此雖然該標準頒布十多年來除少數大型鋼鐵企業采用外推廣相當困難。這充分說明，焦炭的光學組織與CO的反應存在著選擇性。1 試驗方法與試樣 1.1 試驗方法 1 粒焦反應性與反應后強度 先從一定量塊焦中縮分出約2kg焦炭用顎式破碎機逐級破碎6mm用直徑36mm圓孔篩 16 頁 16:37:11萬方數據東北大學學報篩分出36mm焦炭置于干燥箱內在150160℃條件下干燥2h即得粒焦反應性試樣。表3 單種煤焦炭粒焦和塊焦反應性關系指標回歸方程RSd PRIPSRPSR45.69-0.64PRI0.89125.50CRICSRCSR72.190.92CRI0.83307.01PRICRICRI16.830.63PRI0.92694.31PRICSRCSR63.690.71PRI0.94544.13PSRCRICRI57.990.65PSR0.68438.37PSRCSRCSR15.140.92PSR0.88525.89 顯然粒焦反應性測定與塊焦反應性測定方法所得指標有良好的線性相關關系說明兩種方法測定的焦炭性能本質是相同的一定程度上可以相互替代使用。 表5 單種煤焦炭粒焦反應性與煤質關系指 標回 歸 方 程RSd PRIVdafPRI-42.562.69Vdaf0.87718.06PRI0maxPRI123.5474.230max-0.88097.94PRIGPRI117.230.81G-0.617313.20PRIVdafGPRI5.990.43G2.29Vdaf0.91775.21PRI0maxGPRI145.20.39G63.710max0.94733.18 由上分析結果可知焦炭粒焦反應性與煤變質程度間存在良好的相關關系且用0max表達變質程度關系更好說明粒焦反應性指標對不同性質煤有很好的區分能力。 不同方法所用的氣體量、反應時間等也可能不同所用的評價指標可以是反應速率、CO2轉化率、試樣質量損失率等2。