關(guān)于焦炭質(zhì)量影響因素的探討

張 洋

（唐山中潤煤化工有限公司，河北 唐山063611）

在鋼鐵工業(yè)中，焦炭起著還原劑、熱源和骨架的重要作用。隨著高爐大型化和高爐操作自動化的發(fā)展，對焦炭質(zhì)量穩(wěn)定的要求逐漸升高，焦炭質(zhì)量波動，勢必增大焦比，直接關(guān)系到高爐的經(jīng)濟效益。預(yù)測焦炭質(zhì)量是用若干煤質(zhì)指標(biāo)，不經(jīng)實驗，定量地獲得焦炭的某些質(zhì)量指標(biāo)。用實驗室的煤質(zhì)指標(biāo)預(yù)測焦炭質(zhì)量并指導(dǎo)配煤，已成為衡量配煤技術(shù)水平的一個重要標(biāo)志。

托爾斯泰的“成功”是因為他守規(guī)矩(照顧了某些流行的理論)，而陀思妥耶夫斯基的“不成功”是因為他不守規(guī)矩，即以“我想要的絕對正確性對抗全世界的我理解”。 羅扎諾夫說：

1 配合煤對焦炭質(zhì)量的影響

由于煤炭性質(zhì)、儲量、煤種分布、開采及運輸?shù)纫蛩氐挠绊?，配合出最理想的入爐原料，是煉焦工藝的一個關(guān)鍵。

我國很多焦化廠研究開發(fā)了適合自己特點的降耗增效配煤方案:邯鋼焦化廠將正交實驗法應(yīng)用于配煤方案的選擇，利用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)實現(xiàn)配煤的優(yōu)化，得出了配比結(jié)果為氣煤：肥煤：焦煤：瘦煤=6：3：7：4，邢鋼焦化廠利用線性規(guī)劃指導(dǎo)煉焦配煤，求出最佳配煤方案為肥氣煤：肥煤：焦煤：瘦煤=7：3：6：4，均達到了預(yù)期效果。

術(shù)中：對照組采用常規(guī)術(shù)中心電監(jiān)護，常規(guī)靜脈通路補液，采用傳統(tǒng)手術(shù)方法進行操作。首先于腕中部作S形切口，切口長度約6cm～8cm，切開皮膚及皮下組織，分離深筋膜使腕橫韌帶完全暴露，切斷并切除部分腕橫韌帶，以解除對正中神經(jīng)的壓迫。切口內(nèi)常規(guī)留置引流條后逐層縫合切口。試驗組：除常規(guī)心電監(jiān)護外，增加患者體溫控制，控制術(shù)中的液體量，以減少手術(shù)并發(fā)癥。

2.1.1 對機械強度的影響鉀、鈉及其氧化物能滲入焦炭的碳結(jié)構(gòu)，形成石墨鉀、石墨鈉等層間化合物，使碳結(jié)構(gòu)變形、開裂而導(dǎo)致焦炭機械強度下降。

從煤巖學(xué)的角度看，煤的顯微組分可分為惰性組分(絲質(zhì)組和礦物質(zhì))和活性組分(鏡質(zhì)組和穩(wěn)定組)，前兩者不能形成膠質(zhì)體，不具有粘結(jié)性；后兩者能熔融成膠質(zhì)體，具有粘結(jié)性，有利于結(jié)焦。

在煉焦過程中，惰性組分作為骨架，增強焦炭的強度，活性組分則可濕潤、分散、粘結(jié)惰性組分，二者適當(dāng)結(jié)合，可提高焦炭強度與塊度。因此配煤過程中要掌握兩種組分的合理配比，資料表明，惰性組分含量以30%為宜。另外，一般情況下，氣煤、瘦煤硬度大、難粉碎，故在粉碎時粒度小一些，以改善其結(jié)焦性，焦煤、肥煤則容易破碎，其破碎粒度應(yīng)大一些，以充分利用其粘結(jié)性。

2 抗堿性對焦炭質(zhì)量的影響

焦炭抗堿性是指焦炭在高爐冶煉過程中抵抗堿金屬及其鹽類作用的能力。

2.1 鉀、鈉對焦炭反應(yīng)性、焦炭機械強度和焦炭結(jié)構(gòu)均會產(chǎn)生有害的影響，以致危害高爐操作

但以上配煤方法僅僅是從宏觀角度出發(fā)、定性的、經(jīng)驗的研究方法，亟待向微觀的、定量的、統(tǒng)計的研究方法邁進。資料顯示，煤巖學(xué)觀點和方法是當(dāng)前論證較為充分、效果較好預(yù)測焦炭質(zhì)量指導(dǎo)配煤的方法。

除了煤質(zhì)影響外，焦炭質(zhì)量還和結(jié)焦時間尤其是結(jié)焦末期的燜爐時間、調(diào)火的溫度控制、搗固密度等工藝條件有關(guān)。其中結(jié)焦時間是隨著產(chǎn)量要求定的，燜爐時間長短和標(biāo)準(zhǔn)溫度相關(guān)。煉焦方面能夠控制的就是結(jié)焦過程中的溫度控制，煤餅搗固密度。

2.1.2 對焦炭結(jié)構(gòu)的影響

焦炭與CO2反應(yīng)過程中，鉀、鈉的催化作用使表面反應(yīng)增強，因此焦炭氣孔壁的減薄程度加劇，鉀、鈉還使焦炭光學(xué)組織中的各向異性組分反應(yīng)率有較大的增加，對焦炭反應(yīng)性的影響。鉀、鈉對焦炭與CO2反應(yīng)有催化作用。一般情況下，鉀、鈉在焦炭中每增加0.1%～0.5%，焦炭與CO2的反應(yīng)速度約提高10%～15%，鉀、鈉還可降低焦炭與CO2反應(yīng)的開始溫度。含3%鉀、鈉的焦炭比含0.1%～0.3%，鉀、鈉的焦炭的反應(yīng)開始溫度約降低50～100℃。

2）提高煉焦裝爐煤的散密度，使焦炭氣孔壁厚度增加，從而提高抵抗CO2的侵蝕能力。提高焦炭反應(yīng)后強度。

鉀、鈉雖然對焦炭與CO2的反應(yīng)起催化作用。但在同一反應(yīng)程度下，強度并不因鉀、鈉的存在而下降更多。這是因為催化作用雖然增強了焦炭的表層反應(yīng)，卻減輕了焦炭的內(nèi)部反應(yīng)，但在相同的反應(yīng)時間內(nèi)。堿金屬能使反應(yīng)程度加深，導(dǎo)致塊焦反應(yīng)后強度明顯下降。

2.1.3 對反應(yīng)后強度的影響。

2.1.4 對高爐操作的不良影響

鉀、鈉對焦炭質(zhì)量的影響也會給高爐生產(chǎn)帶來不良后果。焦炭與CO2反應(yīng)的開始溫度降低，可導(dǎo)致高爐煉鐵焦比升高；由于焦炭與CO2反應(yīng)速度增加，焦炭在高爐中的降解失重加??；機械強度和塊度急劇下降，導(dǎo)致焦炭在高爐下部高溫區(qū)過多粉化，影響高爐順行；鉀、鈉蒸氣在高爐上部與煤氣中的CO2反應(yīng)生成碳酸鹽而析出，這些堿金屬碳酸鹽部分粘附在爐壁上，會侵蝕耐火材料，影響高爐壽命。

繼承拉丁超立方采樣[23]既包含特定點(繼承點)，又具有拉丁超立方采樣的均勻性。取n個樣本點(包含m個繼承點)的繼承拉丁超立方采樣過程如下：

2.2 提高焦炭抗堿性的措施有

4)減少堿金屬在高爐內(nèi)的循環(huán)，可以降低焦炭中的鉀鈉富集量，降低高爐爐身上部溫度可減緩焦炭在進入軟融帶前發(fā)生過多的碳溶反應(yīng)。從而使焦炭能承受更劇烈的反應(yīng)而不致使強度過早變差。

形式上，考慮模型M = (W, {～i | i∈G}, V)，W為一世界，～i為可及關(guān)系，對世界中的主體i∈G，V為賦值。點模型(M,s)包括現(xiàn)實世界s表示事件的狀態(tài)為真(可能不知道主體)。這里的可及關(guān)系不再是編碼行動，而是信息域：可供選擇的主體可以看作是現(xiàn)實世界。建立在～i上的條件編碼為主體的特殊的觀察力和內(nèi)省。每一公共知識都是一個等價關(guān)系：自返的、對稱的和傳遞的。例如“信息圖”，可用來解釋認知語言。有下面的條件：

3）在煉焦配合煤可添加一些CO2反應(yīng)的抑制劑或在焦炭表面噴灑這種抑制劑。以降低鉀。鈉對CO2反應(yīng)的催化作用，曾以SiO2和B2O3作為抑制劑。進行提高焦炭抗堿性試驗，試驗表明。添加0.5%的B2O3后。焦炭反應(yīng)性可降低30%～50%。

我以為捉住了那片泛黃的秋葉我就可以留住整個秋天，然而蕭索的冬天還是悄無聲息的來了，只剩下那片落葉夾在蒼老的書本里。我們踏人了不同的學(xué)校大門，唯有假期才可以相聚,那短暫的快樂時光實在是少的可憐。然而我們都有自己的青春路要走，沒有彼此的陪伴也要好好的，答應(yīng)我一定要好好照顧自己。

1）增加低揮發(fā)分煤在配合煤中的用量，降低焦炭反應(yīng)性，提高開始反應(yīng)溫度，從根本上緩解焦炭強度在高爐內(nèi)的過早惡化。

3 工藝條件對焦炭質(zhì)量的影響

晉城市節(jié)水型社會建設(shè)資金籌集機制主要依靠政策調(diào)動、市場推動、效益拉動，采取政府、企業(yè)、個人及社會團體等多元化融資方式。近年，各級財政、骨干企業(yè)、鄉(xiāng)村集體明顯加大了投入力度。據(jù)統(tǒng)計，3年來全市投入節(jié)水型社會建設(shè)資金達10億元。2009、2010、2011年山西省水利廳專項給晉城市列入節(jié)水示范工程補助資金500萬元，市財政也專項配套節(jié)水型社會示范項目資金500萬元，各縣（市、區(qū)）也根據(jù)具體工程項目落實了配套資金，圍繞試點建設(shè)實施方案，積極開展分行業(yè)節(jié)水工作和節(jié)水示范工程建設(shè)。

1）控制溫度就是要在生產(chǎn)中杜絕出現(xiàn)生焦、過火焦現(xiàn)象。還要有一定的燜爐時間，讓焦炭能夠充分收縮，這就要求調(diào)火工，煤氣系統(tǒng)人員加強對溫度調(diào)節(jié)和控制，穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)奏，為標(biāo)準(zhǔn)溫度合理地制定、調(diào)整、穩(wěn)定打下基礎(chǔ)。

2）搗固密度是煉焦生產(chǎn)中的重要控制參數(shù)，它關(guān)系到焦炭的致密性，即焦炭密度。焦炭密度大，說明焦炭內(nèi)部氣孔壁厚，氣孔壁厚度是影響焦炭熱強度的直接因素。這就要求強化對搗固工的搗固操作培訓(xùn)，對搗固機的點巡檢以及日常維護。

我國早就認識到農(nóng)業(yè)機械技術(shù)、農(nóng)業(yè)機械對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展的促進作用，近些年不斷通過政策、財政投入等方式扶持農(nóng)業(yè)機械技術(shù)的研發(fā)和推廣，致力于為農(nóng)民群眾謀福利，致力于推動我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化、機械化方向發(fā)展。由此可見，未來幾年之中，我國將會繼續(xù)加大對農(nóng)業(yè)機械技術(shù)的研發(fā)投入，且經(jīng)過多年的嘗試可知單純政府財政支持無法收獲預(yù)期目標(biāo)，引入民間資本的投資、與市場需求相結(jié)合或許會成為我國農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)資金投入的一個方向。

4 焦炭質(zhì)量預(yù)測中存在的問題

在生產(chǎn)上要預(yù)測焦炭質(zhì)量，目前尚有一些不易解決的問題：

1）預(yù)測焦炭質(zhì)量的前提，必須已經(jīng)解決來煤質(zhì)量穩(wěn)定和煤場中每堆煤的質(zhì)量，必須是相近的。

2）目前，各大焦化廠幾乎不可避免地采用一種以上的不同牌號煤的混配煤，這種情況一時難以扭轉(zhuǎn)。這對預(yù)測焦炭質(zhì)量的效果會大受影響。

3）煤巖組成、反射率及反射率分布測定速度目前還難以適應(yīng)煤質(zhì)變化的頻繁速度。

5 結(jié)論

綜上所述，焦炭質(zhì)量是可以預(yù)測的，但是由于焦化廠用煤、堆煤、煉焦工藝條件等原因?qū)е陆固抠|(zhì)量的預(yù)測有很大的不確定性。但是隨著高爐工藝的發(fā)展，對焦炭質(zhì)量的要求逐漸升高，對焦炭質(zhì)量預(yù)測準(zhǔn)確度的要求也有很大提高。因此，我們需要把煤質(zhì)指標(biāo)與煉焦工藝條件密切結(jié)合起來，再加上大量的煉焦實驗研究，提出更好的焦炭質(zhì)量預(yù)測方法。