焦炭質(zhì)量對高爐煉鐵的影響

蘇愛民

摘要：隨著高爐采用富氧大噴煤為代表的強(qiáng)化冶煉措施后，高爐的冶煉發(fā)生了很大的變化，一個突出的表現(xiàn)就是對焦炭的骨架作用要求更高。隨著煤比不斷提高，焦炭負(fù)荷越來越重，焦炭的冶金性能也越來越受到重視。目前國內(nèi)大型高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不高，大多是受原燃料條件尤其是焦炭質(zhì)量的限制。

關(guān)鍵詞：焦炭質(zhì)量的影響；高爐冶煉中的作用；措施

1.1 焦炭水分對高爐冶煉的影響

焦炭水分的波動勢必引起稱量不準(zhǔn)而影響高爐爐況的穩(wěn)定，并導(dǎo)致鐵水中硅、硫含量的變化。水分過高，焦粉粘附在焦塊上，影響焦炭強(qiáng)度和篩分，將焦粉帶入爐內(nèi)；如果焦粉不能全部隨煤氣吹出，將影響高爐透氣性和透液性，嚴(yán)重時造成爐缸堆積。從馬鋼2500m3高爐生產(chǎn)實(shí)踐過程得知：當(dāng)焦炭水分控制在4.0%以下時，對高爐冶煉影響不大。當(dāng)焦炭水分超過4.0%時，則入爐含粉率、爐塵量以及爐塵含炭量將明顯上升，高爐順行狀態(tài)變差。

1.2 焦炭灰分對高爐冶煉的影響

焦炭在高爐內(nèi)被加熱至高于煉焦溫度時，由于焦質(zhì)與灰分的熱膨脹性不同，沿灰分顆粒周圍產(chǎn)生裂紋，使焦炭碎裂，含粉增加。焦炭的灰分與強(qiáng)度幾乎成線性關(guān)系，即灰分增加，強(qiáng)度下降。馬鋼2500 m3高爐自投產(chǎn)以來，焦炭灰分逐年下降，焦炭的熱態(tài)性能則逐年提高，而高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也呈逐年提高之勢。焦炭灰分控制在12%以下，高爐生產(chǎn)可以獲得比較先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1.3 揮發(fā)分對高爐冶煉的影響

焦炭的揮發(fā)分含量影響焦炭的耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度。揮發(fā)分高，焦炭氣孔壁材質(zhì)疏松，耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度就低；揮發(fā)分低，焦炭氣孔壁材質(zhì)致密，耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度就高。焦炭的揮發(fā)分含量與煉焦最終溫度有關(guān)，是焦炭成熟程度的標(biāo)志；提高煉焦最終溫度與延長燜爐時間，使結(jié)焦后期的熱分解與熱縮聚程度增強(qiáng)，使焦炭揮發(fā)分含量降低，從而改善焦炭的質(zhì)量。馬鋼2500 m3高爐作焦炭的揮發(fā)分含量控制在1.2%以下，終點(diǎn)溫度和結(jié)焦時間分別為l050℃和20h；焦炭的冷態(tài)和熱態(tài)性能均能滿足高爐的要求。

1.4 焦炭的冷態(tài)改組對高爐冶煉的影響

焦炭的耐磨強(qiáng)度（M40）和搞碎強(qiáng)度（M10）是反映焦炭冷態(tài)性能的重要指標(biāo)。冷態(tài)性能好的焦炭，即較高的M40和較低的M10，在篩分設(shè)備能力一定的條件下，可以保證人爐焦炭有較好的粒度組成和較低的含粉率，有利于提高高爐塊狀帶的透氣性，改善高爐爐況順行。人爐含粉率低，還可改善爐缸工作狀況。雖然目前高爐不斷追求強(qiáng)化冶煉，十分重視焦炭的熱態(tài)性能，但冷態(tài)性能也不可忽視而且也十分重要。隨著焦炭負(fù)荷不斷地增加，改善塊狀帶透氣性也是突出的問題。從2000年以后，馬鋼2500m3高爐用焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度有了明顯的改善，這為高爐順行和穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了必不可少的條件。從馬鋼2500m3高爐的生產(chǎn)實(shí)踐可知，大型高爐的焦炭，M40在85%以上、M10在7%以下是可以滿足高爐生產(chǎn)的要求。

1.5 焦炭熱態(tài)性能對高爐冶煉的影響

焦炭的反應(yīng)性（CRI）和反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）是評價焦炭熱態(tài)性能的重要指標(biāo)；CRI是指焦炭的化學(xué)穩(wěn)定性，CSR是指焦炭在爐內(nèi)的高溫強(qiáng)度。CRI越低，CSR越高，焦炭的熱態(tài)性能就越好，在爐內(nèi)支撐料柱的作用就越強(qiáng)。有些冶金工作者提出：CRI60%，就可以滿足大型高爐冶煉的要求；但從馬鋼2500m3高爐這幾年的生產(chǎn)實(shí)踐看，焦炭熱態(tài)性能僅達(dá)到這樣的水平是不能滿足大型高爐冶煉的要求，高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較低。2000年以后，馬鋼的焦炭工作者在提高焦炭熱態(tài)性能方面做了大量工作并以寶鋼的焦炭質(zhì)量為目標(biāo)，焦炭的熱態(tài)性能有了明顯的改善；特別是2002年，CRl達(dá)到25%以下、CSR達(dá)到66%以上，已與寶鋼的焦炭十分接近。這為馬鋼2500m3高爐生產(chǎn)創(chuàng)造先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提供了保障。

2 焦炭在高爐冶煉中的作用

高爐所用的主要燃料是焦炭，焦炭在高爐中的作用：（1）爐料的骨架作用：支撐爐內(nèi)料拄，提高爐料透氣性；（2）提供冶煉能量：與氧氣燃燒放熱，占煉鐵總熱量58%；（3）鐵礦石的還原劑：碳和碳與氧反應(yīng)生成的CO；大高爐一定要有高質(zhì)量焦炭的保證，企業(yè)高爐擴(kuò)容也要以提高焦炭質(zhì)量為前提，焦炭質(zhì)量水平?jīng)Q定噴煤比的水平，焦炭質(zhì)量也決定了爐缸工作狀態(tài)。

2.1 降低入爐焦比的措施

要保持較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，焦炭質(zhì)量是基礎(chǔ)，特別是焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度要保持60%以上，灰分保持在12%以下。當(dāng)然，再好的原燃料條件也需要適宜的上下部調(diào)劑與之適應(yīng)，才能取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；反之，如果上下部調(diào)劑不到位，再好的原燃料條件也是枉然。

隨著高爐冶煉低成本戰(zhàn)略發(fā)展，高風(fēng)溫的使用已經(jīng)成為降低生鐵成本的一件重要武器。可是，使用高風(fēng)溫除了受到高爐爐況能否接受高風(fēng)溫的限制外，高風(fēng)溫能否獲得也往往要受到熱風(fēng)爐自身?xiàng)l件的限制。尤其是高爐煤氣作為高爐的主要副產(chǎn)品，被下道工序以及居民用戶廣泛使用，煤氣質(zhì)量不斷貧化，這樣就給獲得高風(fēng)溫造成一定的不利影響。因此，提高熱風(fēng)溫度，為高爐的低成本戰(zhàn)略保駕護(hù)航，達(dá)到降低焦比的目的就成為廣大煉鐵工作者的首要任務(wù)。各企業(yè)為達(dá)到高風(fēng)溫的目的使用的方法有：熱風(fēng)爐爐頂采用耐高溫的硅磚砌筑、高爐煤氣采取干法除塵、熱風(fēng)爐煤氣助燃空氣雙預(yù)熱、使用耐高風(fēng)溫的熱風(fēng)閥和送風(fēng)管道，建立合理的熱風(fēng)爐換爐制度等等。

2.2 提高噴煤比，實(shí)現(xiàn)節(jié)焦降成本

提高噴煤比是煉鐵技術(shù)發(fā)展大方向，可有效降低煉鐵生產(chǎn)成本。增加噴煤比后，燃料比不升高，是檢驗(yàn)提高噴煤比效果的標(biāo)準(zhǔn)。如果提高噴煤比，使燃料比升高，除塵灰中含碳量升高。說明多噴的煤粉，沒有起到降焦的作用。就不應(yīng)當(dāng)增加噴煤比。各企業(yè)要結(jié)合本單位具體情況（特別是原燃料質(zhì)量水平），確定合理經(jīng)濟(jì)噴煤比數(shù)值。高爐噴吹煤粉是冶金企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)施低成本戰(zhàn)略的主要環(huán)節(jié)，也是高爐煉鐵節(jié)焦、降成本的重要措施之一。多噴煤粉，少用焦炭，就可以減少投建焦?fàn)t，降低投資成本，減少焦?fàn)t對環(huán)境產(chǎn)生的污染，而且可以緩解我國主焦煤資源嚴(yán)重短缺的不足，進(jìn)而大大提高煉鐵企業(yè)的市場競爭力，實(shí)施企業(yè)的低成本戰(zhàn)略。

3 結(jié)語

焦炭作為煉鐵生產(chǎn)中的主要燃料，其質(zhì)量的好壞直接決定生鐵成本以及高爐爐況順行與否，因此，各鋼企把提高焦炭質(zhì)量，降低入爐焦比作為重中之重，以最有效的手段降低企業(yè)成本，使本企業(yè)在激烈的市場形勢下立于不敗之地。

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（作者單位：河鋼宣鋼煉鐵廠）