淺談高爐冶煉對(duì)焦炭質(zhì)量要求

摘 要：焦炭在高爐煉制鐵礦石時(shí)處于十分重要的作用，因此，焦炭質(zhì)量的好壞，直接影響著冶煉的技術(shù)指標(biāo)。本文對(duì)焦炭質(zhì)量變化對(duì)高爐煉鐵的影響進(jìn)行了說明，并對(duì)高爐冶煉對(duì)焦炭的質(zhì)量進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步闡述了如何提高焦炭的質(zhì)量措施來保證高爐冶煉的進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：高爐冶煉；焦炭；質(zhì)量要求

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1 焦炭質(zhì)量變化對(duì)高爐煉鐵的影響

近年來，焦炭供應(yīng)緊張，質(zhì)量下降，成份不穩(wěn)定，給高爐煉鐵生產(chǎn)帶來了負(fù)面影響。2004年全國重點(diǎn)企業(yè)高爐入爐焦比與2002年相比升高了12kg/t，煉鐵工序能耗升高12.07kgce/t，噴煤比下降9kg/t。這說明焦炭質(zhì)量好壞對(duì)高爐煉鐵來說是至關(guān)重要的，特別是對(duì)于2000M3容積以上的高爐影響就更大。評(píng)價(jià)焦炭質(zhì)量不但要有M40，M10，灰分，硫分，而且要重視焦炭熱反應(yīng)性（CRI），反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）指標(biāo)所起的作用。焦炭質(zhì)量變化對(duì)高爐煉鐵的影響見表1。

2 高爐冶煉對(duì)焦炭質(zhì)量的要求

2.1 焦炭的化學(xué)成分

焦炭的化學(xué)成分常以焦炭的工業(yè)分析來表示。工業(yè)分析項(xiàng)目包括固定碳、灰分、硫分、揮發(fā)分和水分的含量。

2.1.1 固定碳和灰分

焦炭中的固定碳和灰分的含量是互為消長的。固定碳按下式計(jì)算：

ω（C固）=[100-（灰分十揮發(fā)分十硫）]%

要求焦炭中固定碳含量盡量高，灰分盡量低。因?yàn)楣潭ㄌ己扛?，發(fā)熱量高，還原劑亦多，有利于降低焦比。

生產(chǎn)實(shí)踐證明：固定碳含量升高l%，可降低焦比2%。焦炭中灰分的主要成分是Si02、A12O3?；曳指?，則固定碳含量少，而且使焦炭的耐磨強(qiáng)度降低，熔劑消耗量增加，渣量亦增加，使焦比升高。生產(chǎn)實(shí)踐還證明：灰分增加l%，焦比升高2%，產(chǎn)量降低3%。我國冶金焦炭灰分一般為11%～l4%。

2.1.2 硫和磷

在焦炭的煉制過程中，雖然采取了一些措施去除了一部分硫的存在，但仍有大部分硫仍殘留在焦炭中，并在高爐冶煉過程中進(jìn)入生鐵中，使生鐵中的含硫量增加，因此，為了有效降低生鐵中的含硫量，必須控制焦炭中的含硫量，通常情況下焦炭中磷的含量會(huì)較少。

2.1.3 揮發(fā)分

焦炭中的揮發(fā)分是指在煉焦過程中未分解揮發(fā)完的H2、CH4、N2等物質(zhì)。揮發(fā)分本身對(duì)高爐冶煉無影響，但其含量的高低表明焦炭的結(jié)焦程度。正常情況下，揮發(fā)分一般在0.7%～l.2%。含量過高，說明焦炭的結(jié)焦程度差，生焦多，強(qiáng)度差；含量過低，則說明結(jié)焦程度過高，易碎。因此焦炭揮發(fā)分高低將影響焦炭的產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.1.4 水分

焦炭中的水分通常情況下都是在熄炭時(shí)加進(jìn)去的，所以在量上會(huì)有所控制，通常為2%～6%。焦炭中的水含量不會(huì)對(duì)高爐冶煉產(chǎn)生影響。但是一旦焦炭中的水含量增加，則會(huì)影響焦炭的質(zhì)量，這樣在以重量為準(zhǔn)的入爐焦炭中則會(huì)影響焦炭的入爐量，從而引起爐溫的波動(dòng)，因此對(duì)焦炭中水分的測(cè)量時(shí)，可采用中子測(cè)水儀來進(jìn)行。

2.2 焦炭的物理性質(zhì)

2.2.1 機(jī)械強(qiáng)度。焦炭的機(jī)械強(qiáng)度是指焦炭的耐磨性和抗撞擊能力。它是焦炭的重要質(zhì)量指標(biāo)。高爐冶煉要求焦炭的機(jī)械強(qiáng)度要高。否則，機(jī)械強(qiáng)度不好的焦炭，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中和高爐內(nèi)下降過程中破裂產(chǎn)生大量的粉末，進(jìn)入初渣，使?fàn)t渣的黏度增加，增加煤氣阻力，造成爐況不順。

目前我國一般用小轉(zhuǎn)鼓測(cè)定焦炭強(qiáng)度。小轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度只代表焦炭在常溫下的強(qiáng)度，并不能代表焦炭在高爐內(nèi)的實(shí)際強(qiáng)度。鑒定焦炭在高溫下的強(qiáng)度的方法有待于進(jìn)一步研究。

2.2.2 粒度均勻、粉末少對(duì)于焦炭粒度，既要求塊度大小合適，又要求粒度均勻。大型高爐焦炭粒度范圍為20～60mm，中小高爐用焦炭，其粒度分別以20～40mm和大于15mm為宜。但這并不是一成不變的標(biāo)準(zhǔn)。高爐使用大量熔劑性燒結(jié)礦以來，礦石粒度普遍降低，焦炭和礦石間的粒度差別擴(kuò)大，這不利于料柱透氣性，因此，有必要適當(dāng)降低焦炭粒度，使之與礦石粒度相適應(yīng)。

2.3 焦炭的化學(xué)性質(zhì)

焦炭的化學(xué)性質(zhì)包括焦炭的燃燒性和反應(yīng)性兩方面。

燃燒性是指焦炭在一定溫度下與氧反應(yīng)生成C02的速度，即燃燒速度。其反應(yīng)式為：

C+O2=CO2

反應(yīng)性是指焦炭在一定溫度下和CO2作用生成CO的速度。反應(yīng)式為：C+C02=2CO

若這些反應(yīng)速度快，則表明燃燒性和反應(yīng)性好。

3 提高焦炭質(zhì)量的技術(shù)措施

3.1 改善配煤結(jié)構(gòu)

在配煤的過程中，可以通過互代的方式來改善焦炭的性能，對(duì)其熱態(tài)強(qiáng)度和熱反應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行改善，以此來增加焦炭同性結(jié)構(gòu)中含量，最后達(dá)到提高熱和抗堿方面的性能；為了增加焦炭的反應(yīng)性，可以向其中適量增加惰性組分；為了提高反應(yīng)強(qiáng)度，可以向其中配入焦粉或者是石油延遲焦等添加物。

3.2 降低焦炭灰分

灰分的存在對(duì)后續(xù)高爐的產(chǎn)量和造渣原料都會(huì)帶來負(fù)面影響。因此對(duì)原煤的成份需要嚴(yán)格挑選。

3.3 新工藝采用

干熄焦技術(shù)可以提高反應(yīng)后強(qiáng)度4個(gè)百分比，而且技術(shù)已比較成熟；配型煤煉焦工藝能改善焦炭諸多性能，且容易實(shí)施，但該工藝目前還需向日本引進(jìn)。

3.4 延長結(jié)焦時(shí)間

增加結(jié)焦時(shí)間，可改善焦炭的微觀性能從而提高焦炭的熱性能。

結(jié)語

冶煉生產(chǎn)是我國工業(yè)生產(chǎn)的重要產(chǎn)業(yè)，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。在高爐冶煉中，要想提高冶煉的生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，有很多的辦法，其中對(duì)于主要資源焦煤的改善效果最為明顯。通過對(duì)焦煤質(zhì)量的提高，可以有效的提高鐵水的質(zhì)量，由此冶煉的生產(chǎn)效率得到提升，為冶煉產(chǎn)生帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也為我國的冶煉事業(yè)創(chuàng)造了更廣大的發(fā)展空間。

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