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焦炭质量对高炉炼铁的影响

作者：苏爱民

来源：《名城绘》2018年第09期

摘要：随着高炉采用富氧大喷煤为代表的强化冶炼措施后，高炉的冶炼发生了很大的变化，一个突出的表现就是对焦炭的骨架作用要求更高。随着煤比不断提高，焦炭负荷越来越重，焦炭的冶金性能也越来越受到重视。目前国内大型高炉技术经济指标不高，大多是受原燃料条件尤其是焦炭质量的限制。

关键词：焦炭质量的影响；高炉冶炼中的作用；措施 1.1 焦炭水分对高炉冶炼的影响

焦炭水分的波动势必引起称量不准而影响高炉炉况的稳定，并导致铁水中硅、硫含量的变化。水分过高，焦粉粘附在焦块上，影响焦炭强度和筛分，将焦粉带入炉内；如果焦粉不能全部随煤气吹出，将影响高炉透气性和透液性，严重时造成炉缸堆积。从马钢2500m3高炉生产实践过程得知：当焦炭水分控制在4.0%以下时，对高炉冶炼影响不大。当焦炭水分超过4.0%时，则入炉含粉率、炉尘量以及炉尘含炭量将明显上升，高炉顺行状态变差。 1.2 焦炭灰分对高炉冶炼的影响

焦炭在高炉内被加热至高于炼焦温度时，由于焦质与灰分的热膨胀性不同，沿灰分颗粒周围产生裂纹，使焦炭碎裂，含粉增加。焦炭的灰分与强度几乎成线性关系，即灰分增加，强度下降。马钢2500 m3高炉自投产以来，焦炭灰分逐年下降，焦炭的热态性能则逐年提高，而高炉技术经济指标也呈逐年提高之势。焦炭灰分控制在12%以下，高炉生产可以获得比较先进的技术经济指标。

1.3 挥发分对高炉冶炼的影响

焦炭的挥发分含量影响焦炭的耐磨强度和反应后强度。挥发分高，焦炭气孔壁材质疏松，耐磨強度和反应后强度就低；挥发分低，焦炭气孔壁材质致密，耐磨强度和反应后强度就高。焦炭的挥发分含量与炼焦最终温度有关，是焦炭成熟程度的标志；提高炼焦最终温度与延长焖炉时间，使结焦后期的热分解与热缩聚程度增强，使焦炭挥发分含量降低，从而改善焦炭的质量。马钢2500 m3高炉作焦炭的挥发分含量控制在1.2%以下，终点温度和结焦时间分别为l050℃和20h；焦炭的冷态和热态性能均能满足高炉的要求。 1.4 焦炭的冷态改组对高炉冶炼的影响

焦炭的耐磨强度（M40）和搞碎强度（M10）是反映焦炭冷态性能的重要指标。冷态性能好的焦炭，即较高的M40和较低的M10，在筛分设备能力一定的条件下，可以保证人炉焦炭

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有较好的粒度组成和较低的含粉率，有利于提高高炉块状带的透气性，改善高炉炉况顺行。人炉含粉率低，还可改善炉缸工作状况。虽然目前高炉不断追求强化冶炼，十分重视焦炭的热态性能，但冷态性能也不可忽视而且也十分重要。随着焦炭负荷不断地增加，改善块状带透气性也是突出的问题。从2000年以后，马钢2500m3高炉用焦炭的冷态强度有了明显的改善，这为高炉顺行和稳产、高产创造了必不可少的条件。从马钢2500m3高炉的生产实践可知，大型高炉的焦炭，M40在85%以上、M10在7%以下是可以满足高炉生产的要求。 1.5 焦炭热态性能对高炉冶炼的影响

焦炭的反应性（CRI）和反应后强度（CSR）是评价焦炭热态性能的重要指标；CRI是指焦炭的化学稳定性，CSR是指焦炭在炉内的高温强度。CRI越低，CSR越高，焦炭的热态性能就越好，在炉内支撑料柱的作用就越强。有些冶金工作者提出：CRI60%，就可以满足大型高炉冶炼的要求；但从马钢2500m3高炉这几年的生产实践看，焦炭热态性能仅达到这样的水平是不能满足大型高炉冶炼的要求，高炉经济技术指标较低。2000年以后，马钢的焦炭工作者在提高焦炭热态性能方面做了大量工作并以宝钢的焦炭质量为目标，焦炭的热态性能有了明显的改善；特别是2002年，CRl达到25%以下、CSR达到66%以上，已与宝钢的焦炭十分接近。这为马钢2500m3高炉生产创造先进的经济技术指标提供了保障。 2 焦炭在高炉冶炼中的作用

高炉所用的主要燃料是焦炭，焦炭在高炉中的作用：（1）炉料的骨架作用：支撑炉内料拄，提高炉料透气性；（2）提供冶炼能量：与氧气燃烧放热，占炼铁总热量58%；（3）铁矿石的还原剂：碳和碳与氧反应生成的CO；大高炉一定要有高质量焦炭的保证，企业高炉扩容也要以提高焦炭质量为前提，焦炭质量水平决定喷煤比的水平，焦炭质量也决定了炉缸工作状态。

2.1 降低入炉焦比的措施

要保持较好的技术经济指标，焦炭质量是基础，特别是焦炭的反应后强度要保持60%以上，灰分保持在12%以下。当然，再好的原燃料条件也需要适宜的上下部调剂与之适应，才能取得较好的技术经济指标；反之，如果上下部调剂不到位，再好的原燃料条件也是枉然。 随着高炉冶炼低成本战略发展，高风温的使用已经成为降低生铁成本的一件重要武器。可是，使用高风温除了受到高炉炉况能否接受高风温的限制外，高风温能否获得也往往要受到热风炉自身条件的限制。尤其是高炉煤气作为高炉的主要副产品，被下道工序以及居民用户广泛使用，煤气质量不断贫化，这样就给获得高风温造成一定的不利影响。因此，提高热风温度，为高炉的低成本战略保驾护航，达到降低焦比的目的就成为广大炼铁工作者的首要任务。各企业为达到高风温的目的使用的方法有：热风炉炉顶采用耐高温的硅砖砌筑、高炉煤气采取干法除尘、热风炉煤气助燃空气双预热、使用耐高风温的热风阀和送风管道，建立合理的热风炉换炉制度等等。

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2.2 提高喷煤比，实现节焦降成本

提高喷煤比是炼铁技术发展大方向，可有效降低炼铁生产成本。增加喷煤比后，燃料比不升高，是检验提高喷煤比效果的标准。如果提高喷煤比，使燃料比升高，除尘灰中含碳量升高。说明多喷的煤粉，没有起到降焦的作用。就不应当增加喷煤比。各企业要结合本单位具体情况（特别是原燃料质量水平），确定合理经济喷煤比数值。高炉喷吹煤粉是冶金企业优化产业结构，实施低成本战略的主要环节，也是高炉炼铁节焦、降成本的重要措施之一。多喷煤粉，少用焦炭，就可以减少投建焦炉，降低投资成本，减少焦炉对环境产生的污染，而且可以缓解我国主焦煤资源严重短缺的不足，进而大大提高炼铁企业的市场竞争力，实施企业的低成本战略。 3 结语

焦炭作为炼铁生产中的主要燃料，其质量的好坏直接决定生铁成本以及高炉炉况顺行与否，因此，各钢企把提高焦炭质量，降低入炉焦比作为重中之重，以最有效的手段降低企业成本，使本企业在激烈的市场形势下立于不败之地。 参考文献：

[1]孟超慧.焦炭质量对高炉生产的影响[J].鞍钢技术.2004.（5）12一14. [2]周师庸.大型高炉用焦炭质量指标的选择[J].钢铁，1995，30（8）：15.

[3]李清田，吕佐周，周仕学.碱金属钾、钠对焦炭破坏机理的研究[J].炼铁，1992，23（2）：68.74.

（作者单位：河钢宣钢炼铁厂）