焦炭改性劑ZBS 在高爐上的工業(yè)應(yīng)用

秦建成， 籍躍華， 王 力， 沈洪流

（蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司， 安徽 蕪湖 241000）

焦炭是重要的冶金能源，在高爐煉鐵過(guò)程中起著重要作用，焦炭質(zhì)量的好壞，尤其是熱性能指標(biāo)的好壞，對(duì)高爐順行和高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有較大的影響，研究表明焦炭中某些礦物質(zhì)對(duì)焦炭-CO2反應(yīng)具有抑制作用，它能使焦炭表面反應(yīng)活性中心減少，氣體擴(kuò)散到微氣孔和過(guò)渡孔中的阻力增大，而對(duì)反應(yīng)有明顯的抑制作用，從而降低焦炭的反應(yīng)性和提高反應(yīng)后強(qiáng)度。目前重慶路牛公司的焦炭改性劑就是通過(guò)提高此類礦物質(zhì)的含量，達(dá)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(xiàng)技術(shù)，并進(jìn)行了工業(yè)性實(shí)驗(yàn)對(duì)比，實(shí)踐比較驗(yàn)證了此項(xiàng)技術(shù)的效果。

1 工業(yè)性實(shí)驗(yàn)對(duì)比

實(shí)驗(yàn)分兩部分進(jìn)行，第一部分靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)浸泡焦炭改性劑進(jìn)行熱反應(yīng)性能對(duì)比；第二部分改性劑使用與不使用情況下，高爐指標(biāo)對(duì)比，實(shí)際比較加入與未加入焦炭改性劑的情況下對(duì)高爐指標(biāo)的影響。

1.1 靜態(tài)試驗(yàn)

1.1.1 試驗(yàn)方法

按照《GBT 4000—2008 焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，利用焦炭熱強(qiáng)度檢驗(yàn)使用的電爐，模擬焦炭在高爐爐內(nèi)燃燒和反應(yīng)原理，測(cè)量反應(yīng)后焦炭剩余質(zhì)量，計(jì)算焦炭熱強(qiáng)度和焦炭熱反應(yīng)性。本次實(shí)驗(yàn)使用馬鋼質(zhì)檢所加工后焦炭樣球，對(duì)鈍化劑浸泡和泡鈍化劑未浸泡過(guò)的焦炭樣球進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

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

2）烘箱。可自行設(shè)定溫度時(shí)間，對(duì)試樣殘留水分進(jìn)行有效烘干。

3）電爐/馬弗爐。通過(guò)緩慢1 h 升溫，將焦炭樣球加熱到放焦溫度標(biāo)準(zhǔn)約150～200 ℃，模擬實(shí)際生產(chǎn)的溫度。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1）使用細(xì)紗網(wǎng)包裹已經(jīng)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(fēng)干。

2）焦炭樣球，按照實(shí)際運(yùn)行情況入爐，在常溫環(huán)境靜置4～5 h 后（模擬實(shí)際作業(yè)環(huán)境及流程），之后使用烘箱烘干，入爐進(jìn)行檢測(cè)。

3）烘干后取200 g 樣球放入熱反應(yīng)性試驗(yàn)裝備，按照《GBT 4000—2008 焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè)，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程大約需要3～4 h。

1.1.4 測(cè)定結(jié)果

按照實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)浸泡改性劑的焦炭前后熱性能對(duì)比，其浸泡后熱強(qiáng)度、熱反應(yīng)性數(shù)據(jù)有明顯改善，熱強(qiáng)度性能提高5%～10%，見表1。

表1 焦炭改性劑浸泡焦炭實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比 %

1.2 使用改性劑高爐指標(biāo)對(duì)比

1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

選在蕪湖新興3號(hào)高爐進(jìn)行，該高爐容積1280 m3，爐況穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)時(shí)間從2018年2月底到2018年3月，對(duì)期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)入爐焦比和燃料比進(jìn)行跟蹤。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)要求

1）高爐的配礦結(jié)構(gòu)微調(diào)，原則上變動(dòng)不大。品位保持穩(wěn)定在57.5%左右，波動(dòng)范圍小于0.2%。

2）焦炭、燒結(jié)礦的配比不進(jìn)行大的變動(dòng)，保持成分和質(zhì)量穩(wěn)定。

3）高爐操作，按照正常爐溫控制進(jìn)行，平均爐溫水平w[Si]＝0.4%左右。

4）出現(xiàn)設(shè)備、生產(chǎn)影響的天數(shù)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(shí)間，但在焦炭運(yùn)輸?shù)礁郀t途中，實(shí)際無(wú)法做到有效地侵泡，因此在改性劑加入過(guò)程中，采用了延長(zhǎng)焦炭和改性劑接觸時(shí)間的方法。因此在高爐礦槽上部的焦炭運(yùn)輸皮帶的下料斗，安裝了噴淋裝置頭，在地面通過(guò)攝像頭進(jìn)行操作，當(dāng)焦炭運(yùn)輸皮帶進(jìn)行打料時(shí)，立刻開動(dòng)焦炭改性劑的噴淋裝置，這樣焦炭改性劑噴淋到運(yùn)輸?shù)慕固可?，隨皮帶一起進(jìn)入高爐礦槽，高爐礦槽里面延長(zhǎng)了焦炭改性劑和焦炭的接觸時(shí)間，最大程度地讓焦炭改性劑的化學(xué)作用得到最大發(fā)揮，預(yù)計(jì)接觸停留時(shí)間在4～5 h。

另焦炭改性劑價(jià)格較高，為保證經(jīng)濟(jì)效益合理，噴灑量按照與焦炭量的比值控制在1.2‰以內(nèi)。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(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)使用改性劑和不使用改性劑進(jìn)行對(duì)比，實(shí)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(biāo)對(duì)比表 kg/t

2 結(jié)論

1）焦炭改性劑在靜態(tài)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下，改善焦炭的熱性能明顯，可提高熱性能5%～10%。

2）在實(shí)際生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)中，焦炭改性劑確實(shí)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(jīng)濟(jì)性明顯。