淺談高爐冶煉對焦炭質量要求

摘 要：焦炭在高爐煉制鐵礦石時處于十分重要的作用，因此，焦炭質量的好壞，直接影響著冶煉的技術指標。本文對焦炭質量變化對高爐煉鐵的影響進行了說明，并對高爐冶煉對焦炭的質量進行了分析，并進一步闡述了如何提高焦炭的質量措施來保證高爐冶煉的進行。

關鍵詞：高爐冶煉；焦炭；質量要求

中圖分類號：TF526+.1 文獻標識碼：A

1 焦炭質量變化對高爐煉鐵的影響

近年來，焦炭供應緊張，質量下降，成份不穩定，給高爐煉鐵生產帶來了負面影響。2004年全國重點企業高爐入爐焦比與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。這說明焦炭質量好壞對高爐煉鐵來說是至關重要的，特別是對于2000M3容積以上的高爐影響就更大。評價焦炭質量不但要有M40，M10，灰分，硫分，而且要重視焦炭熱反應性（CRI），反應后強度（CSR）指標所起的作用。焦炭質量變化對高爐煉鐵的影響見表1。

2 高爐冶煉對焦炭質量的要求

2.1 焦炭的化學成分

焦炭的化學成分常以焦炭的工業分析來表示。工業分析項目包括固定碳、灰分、硫分、揮發分和水分的含量。

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。固定碳按下式計算：

ω（C固）=[100-（灰分十揮發分十硫）]%

要求焦炭中固定碳含量盡量高，灰分盡量低。因為固定碳含量高，發熱量高，還原劑亦多，有利于降低焦比。

生產實踐證明：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。灰分高，則固定碳含量少，而且使焦炭的耐磨強度降低，熔劑消耗量增加，渣量亦增加，使焦比升高。生產實踐還證明：灰分增加l%，焦比升高2%，產量降低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較少。

2.1.3 揮發分

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

2.1.4 水分

焦炭中的水分通常情況下都是在熄炭時加進去的，所以在量上會有所控制，通常為2%～6%。焦炭中的水含量不會對高爐冶煉產生影響。但是一旦焦炭中的水含量增加，則會影響焦炭的質量，這樣在以重量為準的入爐焦炭中則會影響焦炭的入爐量，從而引起爐溫的波動，因此對焦炭中水分的測量時，可采用中子測水儀來進行。

2.2 焦炭的物理性質

2.2.1 機械強度。焦炭的機械強度是指焦炭的耐磨性和抗撞擊能力。它是焦炭的重要質量指標。高爐冶煉要求焦炭的機械強度要高。否則，機械強度不好的焦炭，在轉運過程中和高爐內下降過程中破裂產生大量的粉末，進入初渣，使爐渣的黏度增加，增加煤氣阻力，造成爐況不順。

目前我國一般用小轉鼓測定焦炭強度。小轉鼓強度只代表焦炭在常溫下的強度，并不能代表焦炭在高爐內的實際強度。鑒定焦炭在高溫下的強度的方法有待于進一步研究。

2.2.2 粒度均勻、粉末少對于焦炭粒度，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準。高爐使用大量熔劑性燒結礦以來，礦石粒度普遍降低，焦炭和礦石間的粒度差別擴大，這不利于料柱透氣性，因此，有必要適當降低焦炭粒度，使之與礦石粒度相適應。

2.3 焦炭的化學性質

焦炭的化學性質包括焦炭的燃燒性和反應性兩方面。

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

C+O2=CO2

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

若這些反應速度快，則表明燃燒性和反應性好。

3 提高焦炭質量的技術措施

3.1 改善配煤結構

在配煤的過程中，可以通過互代的方式來改善焦炭的性能，對其熱態強度和熱反應強度進行改善，以此來增加焦炭同性結構中含量，最后達到提高熱和抗堿方面的性能；為了增加焦炭的反應性，可以向其中適量增加惰性組分；為了提高反應強度，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

灰分的存在對后續高爐的產量和造渣原料都會帶來負面影響。因此對原煤的成份需要嚴格挑選。

3.3 新工藝采用

干熄焦技術可以提高反應后強度4個百分比，而且技術已比較成熟；配型煤煉焦工藝能改善焦炭諸多性能，且容易實施，但該工藝目前還需向日本引進。

3.4 延長結焦時間

增加結焦時間，可改善焦炭的微觀性能從而提高焦炭的熱性能。

結語

冶煉生產是我國工業生產的重要產業，對我國的經濟發展有很大的促進作用。在高爐冶煉中，要想提高冶煉的生產率，降低生產成本，有很多的辦法，其中對于主要資源焦煤的改善效果最為明顯。通過對焦煤質量的提高，可以有效的提高鐵水的質量，由此冶煉的生產效率得到提升，為冶煉產生帶來了巨大的經濟效益，也為我國的冶煉事業創造了更廣大的發展空間。

參考文獻

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