焦炭改性劑ZBS 在高爐上的工業應用

秦建成， 籍躍華， 王 力， 沈洪流

（蕪湖新興鑄管有限責任公司， 安徽 蕪湖 241000）

焦炭是重要的冶金能源，在高爐煉鐵過程中起著重要作用，焦炭質量的好壞，尤其是熱性能指標的好壞，對高爐順行和高爐冶煉技術經濟指標具有較大的影響，研究表明焦炭中某些礦物質對焦炭-CO2反應具有抑制作用，它能使焦炭表面反應活性中心減少，氣體擴散到微氣孔和過渡孔中的阻力增大，而對反應有明顯的抑制作用，從而降低焦炭的反應性和提高反應后強度。目前重慶路牛公司的焦炭改性劑就是通過提高此類礦物質的含量，達到提高焦炭熱性能，降低入爐焦比的目的。蕪湖新興鑄管引用了此項技術，并進行了工業性實驗對比，實踐比較驗證了此項技術的效果。

1 工業性實驗對比

實驗分兩部分進行，第一部分靜態實驗，通過浸泡焦炭改性劑進行熱反應性能對比；第二部分改性劑使用與不使用情況下，高爐指標對比，實際比較加入與未加入焦炭改性劑的情況下對高爐指標的影響。

1.1 靜態試驗

1.1.1 試驗方法

按照《GBT 4000—2008 焦炭反應性及反應后強度試驗方法》，利用焦炭熱強度檢驗使用的電爐，模擬焦炭在高爐爐內燃燒和反應原理，測量反應后焦炭剩余質量，計算焦炭熱強度和焦炭熱反應性。本次實驗使用馬鋼質檢所加工后焦炭樣球，對鈍化劑浸泡和泡鈍化劑未浸泡過的焦炭樣球進行試驗對比。

1.1.2 實驗設備

1）鐵質紗網。軟質金屬鐵質紗網，保證有一定溫度的焦炭樣球在鈍化劑料罐中進行有效接觸。

2）烘箱。可自行設定溫度時間，對試樣殘留水分進行有效烘干。

3）電爐/馬弗爐。通過緩慢1 h 升溫，將焦炭樣球加熱到放焦溫度標準約150～200 ℃，模擬實際生產的溫度。

1.1.3 實驗步驟

1）使用細紗網包裹已經加熱好的焦炭樣球，在鈍化劑料罐中浸泡15 min，之后取出樣球自然風干。

2）焦炭樣球，按照實際運行情況入爐，在常溫環境靜置4～5 h 后（模擬實際作業環境及流程），之后使用烘箱烘干，入爐進行檢測。

3）烘干后取200 g 樣球放入熱反應性試驗裝備，按照《GBT 4000—2008 焦炭反應性及反應后強度試驗方法》進行檢測，整個檢測過程大約需要3～4 h。

1.1.4 測定結果

按照實驗方法，對浸泡改性劑的焦炭前后熱性能對比，其浸泡后熱強度、熱反應性數據有明顯改善，熱強度性能提高5%～10%，見表1。

表1 焦炭改性劑浸泡焦炭實驗數據對比 %

1.2 使用改性劑高爐指標對比

1.2.1 實驗方法

選在蕪湖新興3號高爐進行，該高爐容積1280 m3，爐況穩定。實驗時間從2018年2月底到2018年3月，對期間的生產數據入爐焦比和燃料比進行跟蹤。

1.2.2 實驗要求

1）高爐的配礦結構微調，原則上變動不大。品位保持穩定在57.5%左右，波動范圍小于0.2%。

2）焦炭、燒結礦的配比不進行大的變動，保持成分和質量穩定。

3）高爐操作，按照正常爐溫控制進行，平均爐溫水平w[Si]＝0.4%左右。

4）出現設備、生產影響的天數扣除。

1.2.3 焦炭改性劑的加入方法

因焦炭改性劑噴灑焦炭需要一定的侵泡時間，但在焦炭運輸到高爐途中，實際無法做到有效地侵泡，因此在改性劑加入過程中，采用了延長焦炭和改性劑接觸時間的方法。因此在高爐礦槽上部的焦炭運輸皮帶的下料斗，安裝了噴淋裝置頭，在地面通過攝像頭進行操作，當焦炭運輸皮帶進行打料時，立刻開動焦炭改性劑的噴淋裝置，這樣焦炭改性劑噴淋到運輸的焦炭上，隨皮帶一起進入高爐礦槽，高爐礦槽里面延長了焦炭改性劑和焦炭的接觸時間，最大程度地讓焦炭改性劑的化學作用得到最大發揮，預計接觸停留時間在4～5 h。

另焦炭改性劑價格較高，為保證經濟效益合理，噴灑量按照與焦炭量的比值控制在1.2‰以內。焦炭改性劑加入方法見圖1。

圖1 焦炭改性劑噴灑示意圖

1.2.4 實驗結果

通過使用改性劑和不使用改性劑進行對比，實際焦比（焦丁+焦比）在不加入改性劑的情況下多6 kg，燃料比在不使用改性劑的情況下多5 kg，見表2。

表2 使用改性劑與不使用改性劑高爐指標對比表 kg/t

2 結論

1）焦炭改性劑在靜態實驗狀態下，改善焦炭的熱性能明顯，可提高熱性能5%～10%。

2）在實際生產工業生產中，焦炭改性劑確實起到降低入爐焦比的作用，可降低入爐焦比6 kg，燃料比5 kg 左右，經濟性明顯。