焦炭質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化冶煉措施后，高爐的冶煉發生了很大的變化，一個突出的表現就是對焦炭的骨架作用要求更高。隨著煤比不斷提高，焦炭負荷越來越重，焦炭的冶金性能也越來越受到重視。目前國內大型高爐技術經濟指標不高，大多是受原燃料條件尤其是焦炭質量的限制。

關鍵詞：焦炭質量的影響；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而影響高爐爐況的穩定，并導致鐵水中硅、硫含量的變化。水分過高，焦粉粘附在焦塊上，影響焦炭強度和篩分，將焦粉帶入爐內；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，嚴重時造成爐缸堆積。從馬鋼2500m3高爐生產實踐過程得知：當焦炭水分控制在4.0%以下時，對高爐冶煉影響不大。當焦炭水分超過4.0%時，則入爐含粉率、爐塵量以及爐塵含炭量將明顯上升，高爐順行狀態變差。

1.2 焦炭灰分對高爐冶煉的影響

焦炭在高爐內被加熱至高于煉焦溫度時，由于焦質與灰分的熱膨脹性不同，沿灰分顆粒周圍產生裂紋，使焦炭碎裂，含粉增加。焦炭的灰分與強度幾乎成線性關系，即灰分增加，強度下降。馬鋼2500 m3高爐自投產以來，焦炭灰分逐年下降，焦炭的熱態性能則逐年提高，而高爐技術經濟指標也呈逐年提高之勢。焦炭灰分控制在12%以下，高爐生產可以獲得比較先進的技術經濟指標。

1.3 揮發分對高爐冶煉的影響

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

1.4 焦炭的冷態改組對高爐冶煉的影響

焦炭的耐磨強度（M40）和搞碎強度（M10）是反映焦炭冷態性能的重要指標。冷態性能好的焦炭，即較高的M40和較低的M10，在篩分設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化冶煉，十分重視焦炭的熱態性能，但冷態性能也不可忽視而且也十分重要。隨著焦炭負荷不斷地增加，改善塊狀帶透氣性也是突出的問題。從2000年以后，馬鋼2500m3高爐用焦炭的冷態強度有了明顯的改善，這為高爐順行和穩產、高產創造了必不可少的條件。從馬鋼2500m3高爐的生產實踐可知，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的要求。

1.5 焦炭熱態性能對高爐冶煉的影響

焦炭的反應性（CRI）和反應后強度（CSR）是評價焦炭熱態性能的重要指標；CRI是指焦炭的化學穩定性，CSR是指焦炭在爐內的高溫強度。CRI越低，CSR越高，焦炭的熱態性能就越好，在爐內支撐料柱的作用就越強。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高爐這幾年的生產實踐看，焦炭熱態性能僅達到這樣的水平是不能滿足大型高爐冶煉的要求，高爐經濟技術指標較低。2000年以后，馬鋼的焦炭工作者在提高焦炭熱態性能方面做了大量工作并以寶鋼的焦炭質量為目標，焦炭的熱態性能有了明顯的改善；特別是2002年，CRl達到25%以下、CSR達到66%以上，已與寶鋼的焦炭十分接近。這為馬鋼2500m3高爐生產創造先進的經濟技術指標提供了保障。

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：碳和碳與氧反應生成的CO；大高爐一定要有高質量焦炭的保證，企業高爐擴容也要以提高焦炭質量為前提，焦炭質量水平決定噴煤比的水平，焦炭質量也決定了爐缸工作狀態。

2.1 降低入爐焦比的措施

要保持較好的技術經濟指標，焦炭質量是基礎，特別是焦炭的反應后強度要保持60%以上，灰分保持在12%以下。當然，再好的原燃料條件也需要適宜的上下部調劑與之適應，才能取得較好的技術經濟指標；反之，如果上下部調劑不到位，再好的原燃料條件也是枉然。

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

2.2 提高噴煤比，實現節焦降成本

提高噴煤比是煉鐵技術發展大方向，可有效降低煉鐵生產成本。增加噴煤比后，燃料比不升高，是檢驗提高噴煤比效果的標準。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。就不應當增加噴煤比。各企業要結合本單位具體情況（特別是原燃料質量水平），確定合理經濟噴煤比數值。高爐噴吹煤粉是冶金企業優化產業結構，實施低成本戰略的主要環節，也是高爐煉鐵節焦、降成本的重要措施之一。多噴煤粉，少用焦炭，就可以減少投建焦爐，降低投資成本，減少焦爐對環境產生的污染，而且可以緩解我國主焦煤資源嚴重短缺的不足，進而大大提高煉鐵企業的市場競爭力，實施企業的低成本戰略。

3 結語

焦炭作為煉鐵生產中的主要燃料，其質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量，降低入爐焦比作為重中之重，以最有效的手段降低企業成本，使本企業在激烈的市場形勢下立于不敗之地。

參考文獻：

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（作者單位：河鋼宣鋼煉鐵廠）