焦炭在高炉炼铁中的地位和作用

1、焦炭在高炉炼铁中的地位和作用焦炭在高炉炼铁中是不可缺少的炉料，对高炉炼铁技术进步的影响率在30%以上，在高炉炼铁精料技术中占有重要的地位。焦炭对高炉炼铁的作用是：(1) 主要的热量来源。高炉炼铁炭素(包括焦炭和煤粉)燃烧所提供的热量，占高 炉炼铁总热量来源的71%随着喷煤比的提高，焦炭用量在逐步减少。但是，焦炭的用量总是要大于喷煤量。理论最低焦比为250kg/t,焦炭在风口燃烧掉 55% 65%(2) 还原剂。焦炭还原作用是以C和CO形式来对铁矿石起还原作用。炉料到风 口焦炭溶反应为25%- 35%(3) 生铁的溶碳。在高炉炼铁过程中焦炭中的碳是逐步渗透到生铁中。一般铸 造生铁含碳左右，炼钢生

2、铁在左右。生铁渗碳消耗焦炭7%-10%(4) 炉料的骨架作用。焦炭在高炉内是起骨架作用，支撑着炼铁原料(烧结矿，球团矿，天然块矿)，又起到煤气的透气窗作用。焦炭的4种作用中，提供热源的主导作用不会改变，这就决定3个理论焦比最低值。低于这个最低值，高炉炼铁就难以正常生产，或经济上就不合算了。在 各种条件下高炉炼铁中碳的还原作用和渗碳功能不会有较大的变化。在高喷煤比条件下，焦炭的骨架作用会显得更加突出，相应对焦炭的质量要求也会越来越高。 否则，是难以实现高喷煤比，高炉炼铁不能正常生产。焦炭从料线到风口平均粒 度减少20%-40%劣质焦炭和热反应性差粉化率会很大。宝钢高炉缸内的焦炭 粒度可达33mm

3、高炉炼铁对焦炭质量的要求各国根据资源条件，高炉炼铁要求的焦炭质量是有较大差别 (详见表1)。但是， 工业发达国家的焦炭质量是明显优于中国， 这是这些高炉技术经济指标优于中国 的重要原因。表1各国冶金焦炭质量情况指标中国美国德国瑞典韩国英国日本荷兰法国俄罗斯I级H级皿级Garg蒂森SSAE浦项含硫S，1%块度，mn125 7525 7025 60M40,%84DI >80M25>90M10, %W6灰分，%*81091010水分，%>±>±2540mm<美国Gary厂焦炭的挥发份为%德国蒂森和瑞典SSAB分别为%我们认为， 焦炭的挥发份应控制在%

4、-%为宜。过高会有生焦存在，焦炭强度差；过低是由于 炼焦过火的原因，这时焦炭裂纹多，易碎。1高炉大型化以后对焦炭质量提出了高要求，并对焦炭热性能有要求高炉大型化以后，料柱增高后，料的压缩率提高了，透气性变差。特别是炉缸 容积变大以后，炉缸的焦炭状态对高炉生产的影响更大了。 炼铁工作者希望对不 同容积高炉焦炭有不同的质量，详见表 2。焦炭质量标准中应有热性能的要求。焦炭含有K2O+Na2（有害杂质含量小于t 表2不同容积高炉对焦炭质量要求炉容,m310002000300040005000M40,%>78>82>84>85>86M1Q%<*<<<

5、;反应后强度CSR,%5860636566反应后指数CRI,%2826252525灰分,%<<<<硫分,%<<<<粒度,mm20 75257525 75257530 75大于上限,%<10<10<10<10<10小于下限,%<8<8<8<8<82焦炭质量变化对高炉炼铁的影响 表3焦炭质量对高炉炼铁的影响焦炭质量变化燃料比生铁产量高炉利用系数渣量增加灰分+%+1%- 2%-2% -3% %硫分+%+% %-2% -5%水分+%+%- %-2% -5%M40+1%t+%-7Kg从表3可看出焦

6、炭质量变化对高炉炼铁的影响是比较大的。通过洗煤可以降低煤炭中的灰分和硫分，采用干法熄焦可以降低焦炭的水分， 提高主焦煤的配比和条 取综合技术装备可以改善焦炭的 M40和M10指标。从技术上讲上述措施均是可行 的。但是要把技术与经济管理相结合， 找出最佳操作点，同时还要考虑到资源供 给的条件。所以各企业要根据客观条件，本企业技术装备现状，科学、合理地提 出不同时期不同炉容的高炉对焦炭质量标准。提高焦炭质量的技术办法1资源条件的制约据统计，我国煤炭资源保有储量为10070亿吨，其中可开采储量为1891亿吨， 但炼焦煤的储量占全国煤炭贮量的主要炼焦煤种（焦煤和肥煤）的储量又在 炼焦煤储量的40鸠下。

7、所以，仅靠提高主焦煤的配比来提高焦炭质量是不科学， 也不经济的。现在我国焦炭生产能力已超过 3亿吨。2006年上半年全国规模以 上炼焦企业共生产焦炭亿吨，同比增长 %按这种发展态势估计，我国 炼焦煤资 源很快就会出现供应紧张的局面。 所以，我们应依靠炼焦科技进步，逐步减少主 焦煤的配比，而又不影响焦炭质量，甚至有所提高，才能实现我国炼焦工业的可 持续发展。2 建立合理的 炼焦 煤基地和优化配煤焦灰质量的优劣主要取决于 炼焦 煤的性质。所以，合理选择 炼焦 煤基地是保 障焦炭质量的首要措施。 炼焦煤基地的理想条件是：煤质好 （ 含碳高，灰分少， 含硫低，可磨和可选性好，强粘接性好等 ） 、性能稳

8、定，供应量稳定，价格适中， 争取运距短等。能够实现主焦煤、肥煤、气煤、瘦煤， 1/3 焦煤（或气肥煤 ）等煤 种的优化配置。最终 炼焦煤的挥发在25%-30%胶质层厚度丫值为1418mm 奥亚膨胀度b>20%基氏流动度MF为50100ddpm在配合煤有足够的粘结性 时还要配入软固温度区间较大的煤，煤岩相组分比例要适当 （ 在平均最大反射率 Rmax时，惰性组分为25%32%在平均最大反射率Rma>时，惰性组分为25%- 30%）,煤的灰分、硫分、磷含量、K2O和Na2O的含量均要符合要求。一般强粘 接性煤配比在 55% 60%。3 优化煤的粉碎工艺炼焦用煤的粉碎和粒度组成对焦炭质量

9、影响较大。不应当把各种煤先混合再 去粉碎，要根据不同煤种 （ 岩相组成的硬度差异 ） ，按不同粒度要求进行粉碎和筛 分（可使用机械或风力）。对于硬度较高的气煤等煤种要细破碎，对于易粉碎的 焦煤和肥煤可有较大的粒度。不同煤种，分组进行粉碎，提出不同粒度要求，这 叫做选择粉碎煤工艺。 这种工艺能够提高煤的结焦性和减少焦炭裂纹， 进而提高 焦炭质量。 要通过试验，优化出本企业的最佳配气煤度的方案， 来指导炼焦优化 生产。我国炼焦配煤中难破碎的气煤配比较高， 要重视对气煤的细粒度要求， 是 可以获得较好的经济效益。我国已开发出不同煤种配煤后焦炭性能预测的软件。4 煤的调湿煤的调湿是将煤在装炉之前除掉一

10、部分水分，并要保证水分低，且稳定。一 般控制水分在 6%左右。脱湿有显著的节能、环保和经济效益，同时可以提高焦 炭质量。如煤的水分能稳定在 6%左右，其焦炭产量可提高 %，装炉密度可提高 4% 7%转鼓指数D150提高%-%煤脱湿可使用流化床技术，用焦炉烟道气与 湿煤进行热交换； 也可以使用干熄焦发电机抽出的蒸汽为热源， 在回转式干燥机 （多管）内间接热交换5 配添加剂在炼焦煤中适量配入粘结剂、 抗裂剂等非煤添加剂， 可以改善煤的结焦性能。 配入粘结剂工艺适用于低流动性的弱粘结性的煤种， 可以改善焦炭的机械强度和 焦炭的反应性。 抗裂剂使用工艺适用于高流动性的高挥发性煤种， 可增大焦炭块 度，

11、提高强度、改善焦炭气孔结构，提高焦炭反应后强度。我国一些焦化厂用无 烟煤（或焦粉）作为抗裂剂，其技术要求是寻找最佳粒度、配量、混匀方法等。 这样可以扩大 炼焦 煤源或减缓半焦收缩，增大焦炭块度。6 煤的捣固把煤捣固，使其密度提高到 950- 1150kg/m3,可使焦炭M40提高1%-6% M10 降低2%-4%反应后强度CSR提高1%-6%在焦炭质量变化不大的条件下， 煤捣固可以多配 5%-20%弱粘结性的气肥煤、气煤，这样可少用主焦煤。煤捣固的方法，一般是在焦炉外进行。将煤压块状 （可方型、长型、球型等 ）。 与散状煤料混合装入焦炉，可提高装炉煤料的密度。当配入30%50%的型煤时，其煤的

12、密度可达800kg/m3,可以显著改善焦炭质量，同时可以允许增加10%15% 的弱粘结性煤的用量。7 结焦速度和闷炉 降低结焦速度和闷炉都是延长结焦时间。 对于粘结性能好的煤， 延长结焦时间可 以提高焦炭的强度。其机理是：焦饼在焦炉内成熟之后，再经过一段时间闷炉， 达到提高焦炭质量的目的。 实践表明，延长结焦时间 1 小时，可提高焦炭 M401%。8 干熄焦 采用惰性气体熄灭红热焦炭的熄焦方法称之为干法熄焦。干熄焦与湿法焦对比、 干熄焦的焦炭M40可提高3%- 8% M10降低% %焦炭反应必降低，粒度均匀。 进而改善了高炉炼铁技术经济标 （焦比降低 2%，产量提高 1%），提高了钢铁企业 的

13、市场竞争力。干法熄焦可以减少熄焦对环境的污染、同时可以回收红焦显热的 80%。能量 转化为电能，又能缓解电力供应紧张。据计算，年处理能力110万t的干熄焦炭 装置，吨焦收益在扣除吨焦综合成本元，可获净利吨焦元。9 新型熄焦方法改进传统的湿法熄焦， 在喷淋量和控制方法上进行改进， 即可熄焦， 又使焦炭 水份降低 （ 在 2%-4%）、稳定，粒度均匀，裂纹减少，实现提高焦炭质量。现在 比较成熟的工艺有， 德国的稳定熄焦和美钢联的低水分熄焦工艺。 我国莱钢、 武 钢邯钢和鞍钢等企业已引用。10 煤预热工艺将装炉煤预热到150200C后再装炉，不但可以降低煤中的水份，而且可以 提高煤的流动性进而提高了

14、装炉煤的密度。这样有利于煤的表面粘结和界面反 应，进而改善了焦炭的气孔结构， 实现焦炭质量的提高。 煤的预热可以提高焦炉 的生产能力和降低 炼焦工序能耗。 实施煤的预热尚存在一些技术难点， 影响了该 技术的进一步推广。11 焦炉应向大型化发展焦炉增加炭化室室容积的办法是可以提主焦炉高度（如由升高到6m）,也可以 增加炭化室宽度。增加焦炉炭化室容积的好处是提高装炉煤的散密度 （煤进入高 的炭化室下落时间长，动能增大致 ）使煤压实，炭化室的宽度增大，减少了煤对 炭化室炉墙的“边壁效应” ），煤饼加大后热态煤颗粒之间接触点多，热解液相 产物和气象物多， 膨胀压力大， 利于煤的表面粘接和界面反应， 实

15、现提高焦炭质 量和节约能耗。大型焦炉自动化水平高，生产出焦炭质量稳定，劳动产率高，成本低。使用同样煤种炼焦，6m焦炉生产的焦炭比焦炉的 M40要高3%4%M10降低。12 加强对焦炉的管理焦炉的操作水平和热工制度对焦炭质量、焦炉寿命，生产成本均有较大的影 响，建立起相应的管理制度。稳定配煤、稳定操作、稳定焦炭质量是实现焦化生 产的前提条件。 要最大限度地减少人为变动因素。 不是搞放卫星创高产活动。 也 不要低生产率作业。 任何剧烈的变动， 均会影响焦炭质量和焦炉寿命。 建立设备 定检定修制度， 采用先进的炉体修补技术， 加强对人员的继续工程教育， 使劳动 者的技能得到不断补充和提高是建立现代企业管理制度的需求。 大焦炉要采用自 动控温技术，加强日常焦炉热工调节。对于保证焦炉炉温均匀，焦炭成熟均匀， 节能降耗、提高和稳定焦炭质量是十分重要的。要科学地管理焦炉生产。专家们认为，在不改变 炼焦配煤比条件下，焦炭质量与装炉煤的备煤工艺， 炼焦工艺，焦炭的后处理有关。 在顶装煤常规