淺議焦炭質(zhì)量對(duì)高爐煉鐵的影響

沙星

摘要：科技的發(fā)展，我國(guó)對(duì)煉鐵這一工業(yè)的技術(shù)需求也逐漸增多。高爐煉鐵是國(guó)目前來(lái)說(shuō)比較普遍的一種煉鐵方式，為國(guó)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)提供了很多的原材料供應(yīng)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多從事煉鐵生產(chǎn)工作的研究人員開(kāi)始不斷地對(duì)煉鐵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善。本文就焦炭質(zhì)量對(duì)高爐煉鐵的影響展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：焦炭質(zhì)量;高爐煉鐵;技術(shù)

引言

作為我國(guó)工業(yè)技術(shù)中重要的一項(xiàng)，煉鐵技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展歷史悠久，具有著較為成熟的技術(shù)和相應(yīng)的應(yīng)用體系，其中高爐煉鐵是主要的煉鐵技術(shù)之一，在全國(guó)范圍煉鐵技工業(yè)廠都有著廣泛的應(yīng)用。而作為高爐煉鐵的直接原材料，焦炭的質(zhì)量是影響煉鐵質(zhì)量好壞的關(guān)鍵所在，特別是隨著近幾年高爐煉鐵技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于焦炭的質(zhì)量有了更高的要求，焦炭在這項(xiàng)技術(shù)中的作用也有了不斷的變化。因此，要根據(jù)煉鐵大環(huán)境的趨勢(shì)和現(xiàn)狀，切實(shí)分析到位焦炭質(zhì)量對(duì)高爐煉鐵的影響，探究適合高爐煉鐵的質(zhì)量上乘焦炭，這樣才能推動(dòng)整個(gè)煉鐵工業(yè)的進(jìn)步。

1基本概述

焦炭作為一種非常重要的原材料在高爐煉鐵中常常發(fā)揮著非常重要的影響和作用，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，對(duì)于高爐內(nèi)部風(fēng)口處的燃燒位置而言，焦炭的主要作用是為冶煉鐵提供能量;第二，對(duì)于鐵物質(zhì)的軟熔帶而言，焦炭的主要作用是提高高爐的透氣性，為鐵水的生產(chǎn)作業(yè)提供碳元素;第三，對(duì)于高爐下方的塊狀位置處，焦炭的主要作用是為碳溶反應(yīng)提供反應(yīng)物。雖然隨著國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展煤炭在煉鐵過(guò)程中所體現(xiàn)出的還原性和提供熱量的作用逐漸被其他化學(xué)物質(zhì)所代替，但是作為骨架所體現(xiàn)出的透氣性作用依舊對(duì)高爐煉鐵這一生產(chǎn)工序起到了非常重要的作用。焦炭是一種混合物，是由很多不同的物質(zhì)按照一定的比例和組合共同構(gòu)成的。

2焦炭在高爐煉鐵過(guò)程中的作用

焦炭在高爐煉鐵過(guò)程中起著發(fā)熱劑、還原劑、滲碳劑和料柱骨架的作用：在風(fēng)口前燃燒帶，焦炭燃燒提供冶煉所需的熱量，產(chǎn)生還原煤氣;在軟熔帶和滴落帶，作為料柱骨架維持爐芯透氣、透液性，并為鐵水滲碳提供碳源;在爐身下部塊狀帶，通過(guò)碳溶反應(yīng)消耗。隨著煉鐵技術(shù)的進(jìn)步，高爐噴煤量不斷提高，焦炭的發(fā)熱劑、還原劑作用部分地被噴吹煤粉所代替，同時(shí)由于焦比的下降，焦炭在高爐內(nèi)的負(fù)荷加重，其所發(fā)揮的料柱骨架作用在冶煉過(guò)程中顯得越來(lái)越重要。

3高爐煉鐵對(duì)焦炭質(zhì)量的要求

3.1化學(xué)成分

焦炭在高爐煉鐵中作為氧化與還原反應(yīng)的還原劑，并且為還原鐵的反應(yīng)提供能量，因?yàn)橐裢庾⒅亟固康倪@一作用，其中，焦炭中固定碳的含量決定了焦炭的這一性能，所以在對(duì)焦炭進(jìn)行選擇時(shí)，要選擇固定碳含量較高而灰分含量低的焦炭，因?yàn)榛曳殖煞譀Q定了焦炭的強(qiáng)度，對(duì)堿金屬的碳融反應(yīng)等有催化作用，為避免顆粒出現(xiàn)較多裂痕，要控制灰分的含量，并且焦炭的揮發(fā)性能也要控制，選擇不易揮發(fā)的焦炭。

3.2粒度

參與煉鐵的焦炭還需要對(duì)其粒度進(jìn)行嚴(yán)格地檢測(cè)，通常來(lái)說(shuō)工作人員所選取的焦炭粒度大約在45mm左右，不同焦炭之間的粒度需要盡可能地保持均勻性和一致性，對(duì)于粒度超過(guò)75mm的焦炭而言，其在煉鐵過(guò)程中極容易出現(xiàn)破裂的情況，焦炭在破裂瞬間會(huì)產(chǎn)生大量的粉末，而這些粉末會(huì)導(dǎo)致高爐內(nèi)部的透氣性下降，高爐內(nèi)外的壓力差逐漸增加，最終會(huì)影響煉鐵的效果和質(zhì)量，因此工作人員需要加強(qiáng)對(duì)焦炭物質(zhì)的粒度控制，以求達(dá)到最佳的煉鐵效果。

3.3冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度

一般采用焦炭的抗碎強(qiáng)度M₄₀和耐磨強(qiáng)度M₁₀作為衡量指標(biāo)。要求M₄₀高，它反映的是焦炭的裂紋情況，即抗機(jī)械沖擊能力，與焦炭在高爐中保持塊度能力密切相關(guān)。要求M10低，它反映的是焦炭的焦體強(qiáng)度，即焦炭耐磨損能力，與高爐中焦炭的粉化性能密切相關(guān)。焦炭的冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度決定著高爐內(nèi)塊狀帶的透氣性和爐況的順行程度。

3.4高溫性能

高溫性能指的是焦炭耐高溫的能力，具體表現(xiàn)為焦炭在高溫狀態(tài)下與二氧化碳進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的能力，相關(guān)的指標(biāo)衡量分別為的塊焦反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度。另外高溫性能也指焦炭在高溫下對(duì)堿侵蝕的提抗能力，反應(yīng)了焦炭的高溫強(qiáng)度。焦炭在高溫狀態(tài)下的性能表現(xiàn)直接影響了焦炭在反應(yīng)過(guò)程中的利用率，因此要格外注意。

4產(chǎn)生影響

（1）高反應(yīng)性、高強(qiáng)度質(zhì)量的焦炭。有些研究人員則認(rèn)為具有高反應(yīng)性、高強(qiáng)度質(zhì)量的焦炭有利于提高煉鐵生產(chǎn)作業(yè)的效率和質(zhì)量，這些研究人員的觀點(diǎn)所承載的主要理論依據(jù)是因?yàn)榫陀懈叻磻?yīng)性的焦炭可以在降低高爐內(nèi)部溫度的同時(shí)在很大程度上提高該高爐內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的效率，并且通過(guò)這種方式來(lái)降低煉鐵生產(chǎn)作業(yè)中的含煤比率和含焦炭的比率，同時(shí)還可以有效地降低工作人員在進(jìn)行高爐煉鐵的過(guò)程中所排放出的一些對(duì)周圍環(huán)境有一定污染性的二氧化碳，不利于生態(tài)環(huán)保，因此這些研究人員認(rèn)為高反應(yīng)性、高強(qiáng)度質(zhì)量的焦炭有利于促進(jìn)高溫?zé)掕F生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行。（2）低反應(yīng)性、高強(qiáng)度質(zhì)量的焦炭。有些研究人員認(rèn)為具有低反應(yīng)性、高強(qiáng)度質(zhì)量的焦炭有利于提高煉鐵生產(chǎn)作業(yè)的效率和質(zhì)量，當(dāng)焦炭自身的反應(yīng)性偏低時(shí)，該煉鐵生產(chǎn)作業(yè)的初始溫度就會(huì)有著顯著地提升，并且伴隨著還原區(qū)域面積的逐漸擴(kuò)大，高爐煉鐵反應(yīng)內(nèi)部的焦炭損失率就會(huì)有所下降，與此同時(shí)該焦炭又具有較高的反應(yīng)強(qiáng)度，因此其還原性也得到了一定程度上的加強(qiáng)，有利于整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的高效率開(kāi)展。相反，若反應(yīng)初期階段的焦炭反應(yīng)性偏高，而最初的反應(yīng)溫度偏低，那么便會(huì)很容易出現(xiàn)焦炭與鐵礦石在發(fā)生還原反應(yīng)的過(guò)程中生成大量的煤氣，容易導(dǎo)致煤氣外泄而產(chǎn)生浪費(fèi)，不利于生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益的提高。

5提高焦炭質(zhì)量的技術(shù)措施

焦炭的質(zhì)量是影響高爐煉鐵的主要因素，因此提高焦炭質(zhì)量是對(duì)高爐煉鐵整體效率提升的有效措施。首先，高爐煉鐵中要對(duì)焦炭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，焦炭的結(jié)構(gòu)直接影響焦炭的性能，并且關(guān)系到焦炭在高溫下的反應(yīng)效率，對(duì)堿侵蝕的抗性，想要增加焦炭在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)性，可以在焦炭結(jié)構(gòu)中增加惰性成分，而對(duì)反應(yīng)強(qiáng)度的提升，可以通過(guò)加入焦粉或者是有等來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，焦炭也要降低焦炭中的灰分，避免灰分顆粒在反應(yīng)過(guò)程中使焦炭的強(qiáng)度降低，并且對(duì)焦炭在爐內(nèi)碳融反應(yīng)起到一定的催化作用，而導(dǎo)致煉鐵產(chǎn)率降低。因此要對(duì)焦炭的灰分成分進(jìn)行格外的注意，進(jìn)行一定的指標(biāo)檢驗(yàn)，避免灰分成分的占比較多，從而對(duì)焦炭反應(yīng)的煉鐵質(zhì)量造成影響。在進(jìn)行焦炭質(zhì)量的提高時(shí)，也要跟隨時(shí)代的腳步，采用更為先進(jìn)的新工藝技術(shù)，比如，干熄焦技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)由日本引進(jìn)，在我國(guó)已經(jīng)得到了一定的推廣和發(fā)展，此技術(shù)主要是針對(duì)焦炭的強(qiáng)度進(jìn)行增加，最高能提升四個(gè)百分比，使焦炭的強(qiáng)度可以大幅度提升，并且也能改善焦炭自身的許多性能，比如高溫性能，抗堿侵蝕性能等，這項(xiàng)技術(shù)日益成熟，是主要提升焦炭質(zhì)量的常用技術(shù)之一。

結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)，焦炭質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)一直在不斷完善。選擇適當(dāng)?shù)母郀t焦炭質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及其值的合理控制范圍，對(duì)于保證高爐順行和科學(xué)指導(dǎo)煉焦生產(chǎn)具有重要意義。目前，想要提高高爐煉鐵的生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，增加生產(chǎn)效益，從高爐煉鐵的原材料焦炭入手，是最為顯著的，焦炭質(zhì)量可以有效影響高爐內(nèi)的反應(yīng)，提高鐵水的質(zhì)量，為煉鐵工業(yè)帶了經(jīng)濟(jì)效益，并且對(duì)于焦炭質(zhì)量的改善也是促進(jìn)環(huán)境發(fā)展的重要舉措，對(duì)工業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有雙贏的結(jié)果。

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（作者單位：河鋼邯鋼邯寶煉鐵廠）