浅谈高炉冶炼对焦炭质量要求

摘 要：焦炭在高炉炼制铁矿石时处于十分重要的作用，因此，焦炭质量的好坏，直接影响着冶炼的技术指标。本文对焦炭质量变化对高炉炼铁的影响进行了说明，并对高炉冶炼对焦炭的质量进行了分析，并进一步阐述了如何提高焦炭的质量措施来保证高炉冶炼的进行。

关键词：高炉冶炼；焦炭；质量要求

中图分类号：TF526+.1 文献标识码：A

1 焦炭质量变化对高炉炼铁的影响

近年来，焦炭供应紧张，质量下降，成份不稳定，给高炉炼铁生产带来了负面影响。2004年全国重点企业高炉入炉焦比与2002年相比升高了12kg/t，炼铁工序能耗升高12.07kgce/t，喷煤比下降9kg/t。这说明焦炭质量好坏对高炉炼铁来说是至关重要的，特别是对于2000M3容积以上的高炉影响就更大。评价焦炭质量不但要有M40，M10，灰分，硫分，而且要重视焦炭热反应性（CRI），反应后强度（CSR）指标所起的作用。焦炭质量变化对高炉炼铁的影响见表1。

2 高炉冶炼对焦炭质量的要求

2.1 焦炭的化学成分

焦炭的化学成分常以焦炭的工业分析来表示。工业分析项目包括固定碳、灰分、硫分、挥发分和水分的含量。

2.1.1 固定碳和灰分

焦炭中的固定碳和灰分的含量是互为消长的。固定碳按下式计算：

ω（C固）=[100-（灰分十挥发分十硫）]%

要求焦炭中固定碳含量尽量高，灰分尽量低。因为固定碳含量高，发热量高，还原剂亦多，有利于降低焦比。

生产实践证明：固定碳含量升高l%，可降低焦比2%。焦炭中灰分的主要成分是Si02、A12O3。灰分高，则固定碳含量少，而且使焦炭的耐磨强度降低，熔剂消耗量增加，渣量亦增加，使焦比升高。生产实践还证明：灰分增加l%，焦比升高2%，产量降低3%。我国冶金焦炭灰分一般为11%～l4%。

2.1.2 硫和磷

在焦炭的炼制过程中，虽然采取了一些措施去除了一部分硫的存在，但仍有大部分硫仍残留在焦炭中，并在高炉冶炼过程中进入生铁中，使生铁中的含硫量增加，因此，为了有效降低生铁中的含硫量，必须控制焦炭中的含硫量，通常情况下焦炭中磷的含量会较少。

2.1.3 挥发分

焦炭中的挥发分是指在炼焦过程中未分解挥发完的H2、CH4、N2等物质。挥发分本身对高炉冶炼无影响，但其含量的高低表明焦炭的结焦程度。正常情况下，挥发分一般在0.7%～l.2%。含量过高，说明焦炭的结焦程度差，生焦多，强度差；含量过低，则说明结焦程度过高，易碎。因此焦炭挥发分高低将影响焦炭的产量和质量。

2.1.4 水分

焦炭中的水分通常情况下都是在熄炭时加进去的，所以在量上会有所控制，通常为2%～6%。焦炭中的水含量不会对高炉冶炼产生影响。但是一旦焦炭中的水含量增加，则会影响焦炭的质量，这样在以重量为准的入炉焦炭中则会影响焦炭的入炉量，从而引起炉温的波动，因此对焦炭中水分的测量时，可采用中子测水仪来进行。

2.2 焦炭的物理性质

2.2.1 机械强度。焦炭的机械强度是指焦炭的耐磨性和抗撞击能力。它是焦炭的重要质量指标。高炉冶炼要求焦炭的机械强度要高。否则，机械强度不好的焦炭，在转运过程中和高炉内下降过程中破裂产生大量的粉末，进入初渣，使炉渣的黏度增加，增加煤气阻力，造成炉况不顺。

目前我国一般用小转鼓测定焦炭强度。小转鼓强度只代表焦炭在常温下的强度，并不能代表焦炭在高炉内的实际强度。鉴定焦炭在高温下的强度的方法有待于进一步研究。

2.2.2 粒度均匀、粉末少对于焦炭粒度，既要求块度大小合适，又要求粒度均匀。大型高炉焦炭粒度范围为20～60mm，中小高炉用焦炭，其粒度分别以20～40mm和大于15mm为宜。但这并不是一成不变的标准。高炉使用大量熔剂性烧结矿以来，矿石粒度普遍降低，焦炭和矿石间的粒度差别扩大，这不利于料柱透气性，因此，有必要适当降低焦炭粒度，使之与矿石粒度相适应。

2.3 焦炭的化学性质

焦炭的化学性质包括焦炭的燃烧性和反应性两方面。

燃烧性是指焦炭在一定温度下与氧反应生成C02的速度，即燃烧速度。其反应式为：

C+O2=CO2

反应性是指焦炭在一定温度下和CO2作用生成CO的速度。反应式为：C+C02=2CO

若这些反应速度快，则表明燃烧性和反应性好。

3 提高焦炭质量的技术措施

3.1 改善配煤结构

在配煤的过程中，可以通过互代的方式来改善焦炭的性能，对其热态强度和热反应强度进行改善，以此来增加焦炭同性结构中含量，最后达到提高热和抗碱方面的性能；为了增加焦炭的反应性，可以向其中适量增加惰性组分；为了提高反应强度，可以向其中配入焦粉或者是石油延迟焦等添加物。

3.2 降低焦炭灰分

灰分的存在对后续高炉的产量和造渣原料都会带来负面影响。因此对原煤的成份需要严格挑选。

3.3 新工艺采用

干熄焦技术可以提高反应后强度4个百分比，而且技术已比较成熟；配型煤炼焦工艺能改善焦炭诸多性能，且容易实施，但该工艺目前还需向日本引进。

3.4 延长结焦时间

增加结焦时间，可改善焦炭的微观性能从而提高焦炭的热性能。

结语

冶炼生产是我国工业生产的重要产业，对我国的经济发展有很大的促进作用。在高炉冶炼中，要想提高冶炼的生产率，降低生产成本，有很多的办法，其中对于主要资源焦煤的改善效果最为明显。通过对焦煤质量的提高，可以有效的提高铁水的质量，由此冶炼的生产效率得到提升，为冶炼产生带来了巨大的经济效益，也为我国的冶炼事业创造了更广大的发展空间。

参考文献

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