控制焦末篩分量提升冶金焦率的實(shí)踐應(yīng)用

欒義濤，范繼宗，孔魯慧，馬士猛，付恩祥，徐瑞臣，葛麗麗

(濟(jì)寧中泰煤化有限公司，山東 濟(jì)寧 272341)

0 引言

冶金焦是高爐冶煉的重要原料，其質(zhì)量直接影響高爐冶煉效果和生產(chǎn)成本。其中，焦末是指粒度小于25 mm的焦炭顆粒，其含量對(duì)焦炭的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。在焦化生產(chǎn)中，焦末篩分量是指通過(guò)25 mm篩子的焦末含量，其控制對(duì)提升冶金焦率具有重要意義。在過(guò)去的生產(chǎn)實(shí)踐中，焦末篩分量往往無(wú)法得到有效控制，導(dǎo)致冶金焦率低下，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實(shí)踐應(yīng)用成為了焦化行業(yè)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在研究過(guò)程中，需要深入了解焦末的物理特性以及其對(duì)焦炭質(zhì)量和高爐冶煉的影響，同時(shí)需要開(kāi)展實(shí)踐應(yīng)用，探索最優(yōu)控制策略，以提高焦末篩分量的控制水平，進(jìn)而提升冶金焦率。

1 研究意義

焦炭是一種重要的化工產(chǎn)品，是制造鋼鐵和其他金屬產(chǎn)品的必要原材料。然而，焦炭的生產(chǎn)也是環(huán)境污染的重要源頭。其中，焦末是焦化過(guò)程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物，含有大量揮發(fā)性物質(zhì)和有害成分?？刂平鼓┖Y分量可以有效地提高冶金焦率，減少焦末的排放量，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化。在國(guó)內(nèi)外，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實(shí)踐應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。在國(guó)內(nèi)，多數(shù)研究集中在焦炭的生產(chǎn)過(guò)程中的控制。例如，通過(guò)調(diào)節(jié)焦?fàn)t的操作參數(shù)和化學(xué)成分來(lái)控制焦末的生成量，減少焦末排放。此外，還有一些研究關(guān)注焦末的綜合利用。例如，焦末可以作為夾渣劑用于煉鋼過(guò)程中，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化的目的。在國(guó)外，焦末的研究主要關(guān)注焦末的后處理。例如，利用熱解、氧化和還原等方法處理焦末，提取其中的有價(jià)金屬和有機(jī)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)資源利用。此外，還有一些研究探討通過(guò)調(diào)節(jié)焦末的物理性質(zhì)，減少其對(duì)環(huán)境的影響。例如，利用化學(xué)處理、物理處理等方法控制焦末的粒徑和形狀，減少其在空氣中的揚(yáng)塵量。綜上所述，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實(shí)踐應(yīng)用的研究已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了一定的發(fā)展。

2 控制焦末篩分量提升冶金焦率的可行性和有效性

2.1 可行性

首先，控制焦末篩分量是提高冶金焦率的必要手段。焦炭在高爐內(nèi)經(jīng)歷高溫、高壓、氧化還原等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，對(duì)冶金焦的物理、化學(xué)性質(zhì)要求很高。焦末篩分量的過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)對(duì)冶金焦的性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。因此，控制焦末篩分量是提高冶金焦率的必要手段。其次，控制焦末篩分量的技術(shù)手段已經(jīng)成熟。通過(guò)改變焦末篩分量的原料配比、改變焦?fàn)t操作參數(shù)等手段，可以有效地控制焦末篩分量[1]。同時(shí)，也可以通過(guò)對(duì)焦?fàn)t溫度等參數(shù)的控制，提高焦炭的力學(xué)強(qiáng)度、化學(xué)性質(zhì)等指標(biāo)，進(jìn)而提高冶金焦率。再次，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多個(gè)單位在控制焦末篩分量方面進(jìn)行了成功的實(shí)踐應(yīng)用。例如，日本Kobe Steel公司通過(guò)控制焦末篩分量和焦炭密度等參數(shù)，成功地提高了冶金焦率。我國(guó)山東鋼鐵集團(tuán)也通過(guò)改進(jìn)焦?fàn)t操作和原料配比等手段，實(shí)現(xiàn)了控制焦末篩分量的目標(biāo)，并且取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。最后，控制焦末篩分量提升冶金焦率也是環(huán)保節(jié)能的重要舉措?？刂平鼓┖Y分量不僅能提高冶金焦率，還能減少焦?fàn)t廢氣的排放，達(dá)到節(jié)能減排的效果。在當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻的背景下，控制焦末篩分量提升冶金焦率也是一個(gè)必要的環(huán)保舉措。

2.2 有效性

首先，控制焦末篩分量可以有效地提高冶金焦的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，從而減少了焦炭在高溫下的裂解和碎裂，避免了焦炭粉化和飛揚(yáng)，提高了冶金焦的利用率和燃燒效率。同時(shí)，控制焦末篩分量還可以降低冶金焦的灰分和揮發(fā)分含量，從而提高了冶金焦的固定碳含量和焦炭質(zhì)量，減少了煉鋼過(guò)程中的渣量和雜質(zhì)含量，提高了鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量。其次，控制焦末篩分量可以有效地降低焦炭的生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)控制焦末篩分量，可以減少焦炭的損失和浪費(fèi)，提高了焦炭的利用率和產(chǎn)量，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本和能源消耗，增強(qiáng)了企業(yè)的盈利能力和可持續(xù)發(fā)展能力[2]。最后，控制焦末篩分量還可以有效地保護(hù)環(huán)境和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。焦炭生產(chǎn)是一種高污染、高能耗、高排放的行業(yè)，焦末是一種有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人體健康都會(huì)造成嚴(yán)重的影響。通過(guò)控制焦末篩分量，可以減少焦末的產(chǎn)生和排放，降低了環(huán)境污染和危害，促進(jìn)了環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。

3 焦末篩分量對(duì)冶金焦率的影響

3.1 控制焦末篩分量的含義和測(cè)試方法

控制焦末篩分量是指在冶金煉鐵過(guò)程中，通過(guò)對(duì)焦炭進(jìn)行篩分，去除過(guò)多的細(xì)顆粒焦末，以達(dá)到提高冶金焦率的目的。焦末是指在焦炭生產(chǎn)過(guò)程中，焦炭塊狀物料的碎片或形成的焦炭細(xì)顆粒物，焦末存在塊狀焦炭中會(huì)降低焦炭的空隙率和強(qiáng)度，使其易于破碎，從而影響冶金焦的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，控制焦末篩分量是一項(xiàng)重要的技術(shù)措施，被廣泛應(yīng)用于煉鐵廠和焦化廠。焦末篩分量的測(cè)試方法包括機(jī)械篩分法和光學(xué)篩分法。機(jī)械篩分法是將焦炭樣品置于篩網(wǎng)上，通過(guò)機(jī)械振動(dòng)將焦末篩分出來(lái)，最終得出焦末篩分量。光學(xué)篩分法是使用圖像處理技術(shù)，將焦炭樣品放在光學(xué)顯微鏡下，通過(guò)圖像分析軟件分析焦末的顆粒大小和數(shù)量，從而得出焦末篩分量。在實(shí)踐應(yīng)用中，控制焦末篩分量需要根據(jù)爐型、爐溫、生產(chǎn)工藝等因素進(jìn)行精細(xì)化控制，以達(dá)到最佳效果。同時(shí)，需要結(jié)合爐料配比和焦炭質(zhì)量等方面的因素進(jìn)行綜合考慮，以保證焦炭的質(zhì)量和產(chǎn)量。

3.2 控制焦末篩分量對(duì)冶金焦率的影響機(jī)理

控制焦末篩分量對(duì)冶金焦率的影響機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，需要從多個(gè)方面進(jìn)行分析。首先，焦末的產(chǎn)生是由焦炭物理結(jié)構(gòu)的破碎引起的，破碎程度的大小與焦末的產(chǎn)生量成正比。過(guò)高的焦末含量會(huì)影響爐內(nèi)溫度分布和爐內(nèi)氣流的流動(dòng)，從而影響冶金反應(yīng)的進(jìn)行和冶金焦的質(zhì)量。其次，焦末是由小顆粒組成的，會(huì)隨著爐氣一起流動(dòng)，使得爐內(nèi)的熱量和物質(zhì)分布不均勻。這樣就會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)的熱效率低下，同時(shí)還會(huì)增加焦炭的表面積，使得反應(yīng)速率增加，加劇反應(yīng)的消耗，從而降低冶金焦率。為了解決控制焦末篩分量對(duì)冶金焦率的影響機(jī)理，需要分析爐內(nèi)溫度分布、氣體流動(dòng)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和焦炭物理學(xué)等多個(gè)方面。

首先，爐內(nèi)溫度分布和氣體流動(dòng)是影響冶金反應(yīng)進(jìn)行和冶金焦質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此需要進(jìn)行爐內(nèi)溫度和氣體流動(dòng)的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[3]。其次，焦末含量和焦炭物理結(jié)構(gòu)是影響焦末產(chǎn)生的重要因素，因此需要對(duì)焦炭物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，包括焦炭的孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙分布。最后，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究是確定焦末含量和冶金焦率之間關(guān)系的重要手段，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法確定反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并建立反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。

3.3 控制焦末篩分量與其他指標(biāo)的關(guān)系

焦末篩分量是影響冶金焦率的重要指標(biāo)之一，同時(shí)也與其他指標(biāo)有一定的關(guān)系。下面簡(jiǎn)要闡述控制焦末篩分量與其他指標(biāo)的關(guān)系。

(1)揮發(fā)分含量。揮發(fā)分含量是冶金焦率的一個(gè)重要指標(biāo)。高揮發(fā)分含量會(huì)使冶金焦率下降，而控制焦末篩分量可以通過(guò)篩分的方式去除部分高揮發(fā)分的焦末，從而提高冶金焦率。

(2)焦炭質(zhì)量。焦末篩分量與焦炭質(zhì)量之間也存在聯(lián)系。較高的焦末篩分量意味著較高的細(xì)粒焦末含量，這些細(xì)粒焦末往往會(huì)引起焦炭質(zhì)量的下降，包括焦炭強(qiáng)度和抗碎性等方面。因此，控制焦末篩分量也是提高焦炭質(zhì)量的重要手段之一。

(3)焦炭粒度。焦炭粒度對(duì)冶金焦率也有影響。適當(dāng)?shù)慕固苛６瓤梢蕴岣咭苯鸾孤剩６冗^(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響冶金焦率。在控制焦末篩分量的過(guò)程中，需要考慮焦末的粒度和分布情況，以確保焦炭的粒度符合要求。

(4)焦炭灰分含量。焦末篩分量還與焦炭灰分含量有一定關(guān)系。較高的焦末篩分量往往會(huì)帶來(lái)更多的焦炭灰分，進(jìn)而影響冶金焦率。因此，在控制焦末篩分量的同時(shí)，也需要關(guān)注焦炭灰分含量。

4 控制焦末篩分量的技術(shù)手段

4.1 技術(shù)方法

焦末是焦化生產(chǎn)中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物，它在焦炭中的含量高低直接影響到冶金焦率?？刂平鼓┖Y分量可以通過(guò)多種技術(shù)手段進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

(1)調(diào)整焦炭配比。適當(dāng)調(diào)整焦炭配比可以有效控制焦末篩分量。例如，在焦炭中添加高溫膠可以降低焦末的產(chǎn)生率。

(2)改變煤種和煤質(zhì)。改變煤種和煤質(zhì)可以影響焦末的產(chǎn)生率。一般來(lái)說(shuō)，煤質(zhì)較好的煤產(chǎn)生的焦末較少。

(3)采用新技術(shù)。采用新的焦化技術(shù)可以有效地控制焦末篩分量。例如，在焦化過(guò)程中采用加壓加熱、蒸汽氣化、加水等技術(shù)可以降低焦末的含量。改變焦?fàn)t操作：改變焦?fàn)t操作可以控制焦末篩分量。例如，在焦化過(guò)程中適當(dāng)增加焦?fàn)t溫度可以減少焦末的含量。

以上是幾種主要的控制焦末篩分量的技術(shù)手段，其中每種手段都有其適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。需要根據(jù)具體的生產(chǎn)情況來(lái)選擇合適的技術(shù)手段[4]。除了控制焦末篩分量，還有其他指標(biāo)也會(huì)影響冶金焦率。例如，焦炭質(zhì)量、焦炭密度、焦炭熱值等都會(huì)影響冶金焦率。因此，在生產(chǎn)中需要綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，并通過(guò)合理的控制手段來(lái)提高冶金焦率。

4.2 優(yōu)化方案

(1)提高篩分設(shè)備的精度。篩分設(shè)備是控制焦末篩分量的關(guān)鍵設(shè)備，提高設(shè)備的精度能夠有效地減少篩分誤差。為了保證設(shè)備精度，需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)。

(2)優(yōu)化篩分工藝參數(shù)。篩分工藝參數(shù)包括篩分時(shí)間、篩分頻率、篩分幅度等。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，通過(guò)對(duì)篩分工藝參數(shù)的調(diào)整，可以達(dá)到更好的篩分效果，從而控制焦末篩分量。

(3)優(yōu)化原料配比。原料配比對(duì)焦炭質(zhì)量具有重要影響，過(guò)多的焦末含量不僅會(huì)影響冶金焦率，還會(huì)增加生產(chǎn)成本。通過(guò)優(yōu)化原料配比，可以控制焦末篩分量，提高冶金焦率。

(4)控制爐內(nèi)條件。爐內(nèi)條件是影響焦末生成和篩分的主要因素之一[5]。通過(guò)調(diào)整爐內(nèi)溫度、壓力等條件，可以有效地控制焦末的生成和篩分，從而達(dá)到控制焦末篩分量的目的。

(5)建立完善的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。生產(chǎn)管理系統(tǒng)是焦化生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)建立完善的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焦末篩分量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決。

4.3 實(shí)踐應(yīng)用

具體實(shí)踐方法主要包括優(yōu)化煤炭的物理性質(zhì)、控制煤炭配比和控制爐內(nèi)氣氛等。在實(shí)踐中，可以通過(guò)控制煤的揮發(fā)分含量、焦渣特性和灰分含量等措施，達(dá)到控制焦末篩分量的目的。此外，合理的煤炭配比也是控制焦末篩分量的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)煤種、煤的粒度和配比等方面進(jìn)行調(diào)整，可以有效地控制焦末篩分量?？刂平?fàn)t加熱制度也是控制焦末篩分量的關(guān)鍵。通過(guò)優(yōu)化焦?fàn)t加熱制度，達(dá)到控制焦末篩分量的目的，使冶金焦率提高1～2個(gè)百分點(diǎn)，進(jìn)而提高煉鐵效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

總之，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實(shí)踐應(yīng)用是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的工作，需要在具體實(shí)踐中不斷探索和創(chuàng)新。通過(guò)不斷地改進(jìn)實(shí)踐方案，可以提高冶金焦的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從控制焦末篩分量的含義和測(cè)試方法、對(duì)冶金焦率的影響機(jī)理分析、與其他指標(biāo)的關(guān)系、控制技術(shù)手段、優(yōu)化方案、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、可行性和有效性等方面進(jìn)行了闡述和探討。在研究中，對(duì)控制技術(shù)手段進(jìn)行了探討，包括加大焦炭篩分精度、采用優(yōu)化的爐頂送風(fēng)參數(shù)、控制煤粉配比等。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，達(dá)到了提高冶金焦的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的目的，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。