論滿足包鋼高爐強化冶煉的冶金焦研究

摘 要：隨著近幾年來我國包鋼高爐冶煉技術不斷強化提高，其入爐焦比呈現逐年下降的趨勢，同時噴煤比例大幅度提高，由此可見作為高爐冶煉的主要燃料冶金焦的質量是極其重要的。但是目前冶金焦的質量還不能滿足包鋼高爐冶煉生產指標的需求，通過與爐容2200m3級的高爐所使冶金焦質量的指標分析可以看出，冶金焦的質量由于硫分以及焦炭灰分較高的原因還比較差，因此文章將對滿足包鋼高爐強化冶煉的冶金焦質量進行分析及研究，旨在提高包鋼高爐冶煉的質量。

關鍵詞：包鋼高爐；強化冶煉；冶金焦；研究

前言

煙煤在完全隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經過干燥、熔融、固化、粘結、熱解及收縮等階段最終冶煉成焦炭，這一過程稱之為高度煉焦也稱為高溫干餾。冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦與有色金屬冶煉用焦的總稱。由于90%以上的冶金焦均用于高爐冶煉，因此也可以把高爐焦稱作冶金焦。

1 焦炭質量為高爐冶煉質量帶來的影響

1.1 焦強帶來的影響

焦炭在高爐內的運動模式是由上向下的，焦強度取決了冶煉粉末的數量。（1）在爐內所滯留的熔融物較多可以導致滴落帶的氣流阻力明顯增大；（2）因為塊狀帶增大阻力，致使高爐內塵損失增加；（3）在軟熔帶的焦層內粉焦多[1]，煤氣再分部受到影響；（4）高爐中心不開，爐缸關閉，冶煉物不具備較強的流動性，使爐缸內粉焦堆積過多；（5）高爐風口區由于高度較高，深度變小，滲透性較低，致使冶煉物的鐵水或鐵渣堆積，可將風口燒壞或灌渣。焦質的好壞決定了高爐內上部氣流分布情況以及下部風壓的高低，爐內熱交換、順行都會受到極大的影響，從而導致高爐生產指標的好壞。

1.2 焦灰帶來的影響

焦灰在高爐煉焦的過程中不能完全熔融，因此不利于焦炭中各組織進行粘結，增加冶煉裂紋的數量降低了冶煉的強度。在灰分中各元素的熱膨脹度是不同的，灰分會粉化以及碎裂。灰分中含有的堿金屬氧化物在焦炭氣化過程中形成催化作用，同時焦灰也是高爐爐渣的主要來源成分，從而焦灰度高不利于高爐冶煉的生產指標。

1.3 焦硫帶來的影響

焦硫是以硫化物以及硫酸鹽的形態存在于焦灰之中的，其中大部分成分會以硫碳復合物的形態來與爐內的焦質結合緊密，也作為高爐內焦硫的主要來源，同時還是導致冶煉生鐵含硫量高的主要因素。

2 提高冶金焦質量的策略研究

提高冶金焦的質量是提高高爐冶煉生產指標的重要途徑，要想提高冶金焦的質量首先要結合包鋼的實際廠情，并對問題進行逐項解決。（1）在對包鋼的原煤配比情況進行分析后我們可以發現，包鋼煉焦煤的質量是影響冶金焦質量的直接因素，因此要確保配合煤要具備良好的結焦性以及強度充足的粘結性，對配煤的粒度要掌握好，在裝入炭化室之前要盡量壓實；（2）包鋼目前采用的熄焦工藝為濕法熄焦與干法熄焦，通過研究我們可以發現，干法熄焦相比濕法熄焦提升M40達到3%-5%，同時還可以使M10有效降低0.3%-0.8%，使焦炭塊度均勻程度增加。在包鋼的冶金焦過程中，其焦炭所含的硫分以及灰分都呈現較高的狀態，說明配合煤內的硫分和灰分度較為偏高。正常情況下，配合煤的全焦率應該達到70%-80%，焦炭灰分要達到配合煤灰分的1.3-1.4倍，焦炭內的硫分要成為配合煤內硫分的0.8-0.9倍。由此數據可見，包鋼配合煤的灰分大于9%，硫分大于0.72%，只有將這兩項有效進行降低，才能完全達到標準的焦炭質量指標，從而提升高爐冶煉的生產指標。

2.1 以原燃料條件為前提制定合理操作制度

在冶金焦的熔融中，要想使各項焦炭的質量達標從而提升冶金焦的質量，首先要從原燃料的選擇進行入手。包鋼的地理位置相對較好，處于煤海之中，在原燃料選擇方面有一定的資源優勢。由于上文數據分析中我們可以看出，包鋼的焦炭質量還比較差，因此在選取原燃料的時候要盡量采用低灰、低硫以及結焦性能良好的優質燃料煤。有些廠商會將煤進行參假或混配，從而致使煤的質量難以得到保證。在選擇煤的過程中，要制定完善的檢查流程[2]，對煤的質量抽查并嚴格進行控制，降低煤預報的滯后度，加強配煤的準確性，可根據巖相等標準來嚴格判斷廠商供煤的質量好壞，不能因成本問題忽視對煤的品質把關，要嚴格控制煤的質量來進行采購工作。

另一方面，要根據煤料的條件，以維持高爐冶煉生產進度為目標，根據不同煤料的質量條件采取相應的冶煉操作措施。同時要對鼓風的參數進行科學合理的設置，將燃燒溫度控制在適宜的范圍之內，并加強控制風速。對高爐工長的培養也要加強力度，才能更好地控制風量以及噴煤量，從根本上保證高爐冶煉的生產指標。

2.2 在熔融之前將原料整粒工作做好

在高爐冶煉中焦炭的粒度是非常重要的，同時也是焦炭篩分組成的重要部分。過去我國對于焦炭粒度的要求為：大高爐（1300-2000立方米）的焦炭粒度要大于30毫米，中小高爐的焦炭粒度大于20毫米。但經過包鋼的不斷實踐研究，發現焦炭粒度控制在30-60毫米最好，大于80毫米的焦炭要及時進行整粒，控制其粒度范圍變化，使焦炭塊度平均，使空隙加大阻力減小，從而使爐況運行良好。對焦炭塊要進行合理的布料措施，對于焦炭開始溶損前的礦石還原率要盡量提高，減少溶損反應發生后的二氧化碳供氧量，可有效使焦炭溶損率降低，確保軟熔帶以及滴落帶的焦炭熱強度。

2.3 加強對高爐內堿、硫負荷的控制

采取排堿、脫硫等有效的措施來降低爐內焦炭氣化反應的速度，要加強對高爐內堿、硫負荷循環量的監控，可以從對加強煤巖質量檢測的力度控制入手。在指導煉焦配煤的時候要對工長進行完整科學的技巧培養，加強其煉焦配煤的能力，使其可以有效預測出焦炭質量。對于焦炭質量進行考量的過程中，要對焦炭的冷強度、熱態性能、粒度以及化學成分組成等方面進行全方面綜合評述，其中任何一方面的變化都是造成焦炭質量波動的重要因素。操作者在冶煉進行時要對爐內的焦炭變化進行嚴格把控，爐內原燃料若出現質量波動，就要根據高爐條件來進行相應的調控以及變動。

2.4 合理利用中心加焦技術

有效確保冶金焦的質量提升可以在冶煉焦炭的過程中采用中心加焦技術[3]，可有效降低高爐上部塊狀帶的透氣性，使軟熔帶趨于倒V型的合理分布狀態，增加高爐接受風量的能力。如焦炭質量大幅度波動，或高爐緊急休風等情況出現，還可以很大程度上降低高爐失常的幾率。其次實施中心加焦技術還可以加快爐缸死料柱的置換速度，有效改善爐缸的透氣透液性，延長爐缸的壽命并同時減少爐缸內鐵水的環流效應，還可以為高爐擴大礦批、降低焦比，為高煤比提供穩定的技術支撐。最后在中心加焦技術實施的過程中，可有效使高爐內的中心氣流流動旺盛，使中心氣流的排鋅能力顯著提升，進而有效緩解因鋅富集給高爐順行所帶來的負面影響。

3 結束語

通過本文對冶金焦質量提升的分析我們可以發現，冶金焦的質量是決定包鋼高爐冶煉生產指標的重要因素。要想有效提高冶金焦的質量首先要對煉焦工藝進行改進，將焦爐作業保持穩定，對配煤的質量及要求要采取嚴格的把關、控制措施，以便為生產優質冶金焦打下堅實基礎。另一方面，對于冶煉操作工人的要進行嚴格的要求，對高爐值班工長進行定期的培訓，提升其冶煉操作的技術水平，對焦炭的劣化要嚴格抑制。相信在不斷提升冶金焦質量的努力之下，包鋼高爐冶煉的生產指標可以達到所需標準。

參考文獻

[1]鄔虎林.進一步強化包鋼高爐冶煉的冶金焦質量探討[J].包鋼科技，2006，01：1-3.

[2]周飛雄.冶金焦質量及其對高爐冶煉的影響[J].煉鐵技術通訊，1999，10：2-4.

[3]劉德軍，冶金焦的本質特性與現代高爐冶煉的對應關系[J].鋼鐵，2016，10：3-5.

作者簡介：賈輝君（1989，01-），男，本科，畢業于內蒙古科技大學冶金工程專業，助理工程師，研究方向：煉鐵。