项目一第三讲非高炉用焦的特性讲解课件

1、素材风暴：/PPT模板：/AE视频：/PSD素材：/html/psd/矢量素材：/html/vector/Flash素材：/html/flash/图片素材：/html/photo/PS插件：/html/pschajian/炼焦工艺项目一 焦炭及其性质第三讲 非高炉用焦的特性 第三讲 非高炉用焦的特性 一、铸造焦 1冲天炉熔炼过程 铸造焦是冲天炉熔铁的主要燃料，用于熔化炉料，并使铁水过热，还起支撑料柱保证良好透气性和供碳等作用。每吨生铁消耗焦炭量称为焦铁比（K）通常K=0.1。冲天炉内炉料分布、炉气组成和温度变化如图1-11 ，焦炭在冲天炉内分底焦和层焦，底焦在风口区与鼓入的空气剧烈燃烧，因此在

2、风口以上的氧化带内，炉气中O2含量迅速降低，CO2含量很快升高并达到最大值，炉气温度也相应升至最高值，熔化铁水的温度在氧化带的底部达最高值。在氧化带上端开始的还原带内，由于过量CO2的存在，与焦炭发生碳溶反应而产生CO，随炉气上升CO含量逐渐增加；由于反应强烈吸热，故炉气温度在还原带内随炉气上升则急剧降低。 图1-11 冲天炉内炉料分布、炉气组成及温度变化 还原带以上焦炭与金属料层层相间，装入冲天炉的炉料被炉气干燥、预热，在该区间炉气中含氧量很低（或为零），CO2和CO的含量基本保持不变，在装料口炉气中一般CO2为10%15%，CO为8%16%，温度为500600。 冲天炉的氧化带和还原带内除

3、焦炭燃烧和CO2被还原成CO外，还发生一系列复杂的反应，在氧化带内炉气中的CO2及鼓风空气中带入的水汽会按以下反应使铁水部分氧化。Fe+CO2FeO+COFe+H2OFeO+H2 铁水中的部分硅和锰在氧化带内能被炉气中的氧烧损，形成SiO2和MnO，铁水中的碳也能与氧反应而降低。因此在炉缸以上的氧化带，铁水中的C、Si、Mn、Fe均有所损失，但铁水失碳时铁水表面形成的一层脱碳膜可以制约Si、Mn、Fe的氧化，且温度愈高，Si、Mn、Fe的氧化烧损愈少，这就要求有较高的铁水温度。 铁水流过焦炭层还会发生吸收碳的所谓渗碳作用，由于渗碳是吸热反应，温度愈高愈有利于渗碳。铁的初始含碳量愈低，渗碳愈多，

4、增加焦比也使渗碳增加，渗碳有利于炉料中废钢的熔化。 炉气中的水汽与铁水或焦炭反应产生的H2易溶解在铁水中，当铁水凝固时，氢的溶解度突然降低，H2从铁水中逸出，使铸件表皮下形成内壁光滑的球形小气孔，增加铸件的缺陷。因此应降低鼓风空气的湿度，这还有利于提高炉温。 在渗碳的同时也发生渗硫作用，硫主要来源于金属炉料和焦炭，废铁料的含硫可高达0.1%0.6%，焦炭带入的硫约占焦炭总量的30%60%，渗硫随温度的增加而增加，铁水中的硫通过造渣可以部分除去，但只有在碱性炉渣时才能起脱硫作用。 冲天炉中也要加入一定数量的熔剂，以降低炉渣黏度并利于排渣，黏性炉渣附着在焦炭上会防碍其燃烧及铁水渗碳，并容易造成悬料

5、事故，故一般冲天炉中炉渣量仅为铁水量的5%6%，这表明冲天炉内通过炉渣脱硫是有限的。炉渣中除发生类同高炉炉渣与铁水间硫的转移而进行铁水脱硫反应外，炉渣的存在还有利于铁水中氧化物的还原。炉缸中温度约为1500，这时铁水中的FeO、MnO 、SiO2能被浸渍在铁水和炉渣中的焦炭还原，从而减轻Si、Mn的烧损，这种还原反应随炉渣厚度增高而增强。 2铸造焦的质量要求 （1）粒度 一般要求粒度大于60mm。冲天炉内的主要反应有：氧化带C+O2CO2，还原带C+CO22CO。为提高冲天炉过热区的温度，使熔融金属的过热温度足够高，流动性好，应保持适宜的氧化带高度（h），该高度可用下式表示： ，m式中 A系数

6、，为6.7510-5； W送风强度，m3/（m2min）； 铸造焦平均直径，m； v铸造焦在氧化带内燃烧的线速度，m/min。 由上式可知：铸造焦平均直径（ ）小而焦炭反应性（v）高，则氧化带高度（h）小。由于冲天炉内底焦的高度是一定的，氧化带高度减小，必然使还原带高度增加，炉气的最高温度降低，进而使过热区的温度降低。但铸造焦粒度过大，使燃烧区不集中，也会降低炉气温度。 （2）硫 硫是铸铁中的有害元素，通常应控制在0.1%以下，冲天炉内焦炭燃烧时，焦炭中的硫一部分生成SO2，随炉气上升，在预热区和熔化区内与固态金属炉料作用发生如下反应：3Fe（固）+SO2FeS+2FeO+363000kJ/k

7、g（分子） 因此含硫低于0.1%的原料铁，经气相增硫后，铁料的含硫量可达0.45%。铁料熔化成铁水后，在流经底焦炭层时硫还要进一步增加。 焦炭硫分高，粒度小，气孔率大，则铁水增硫量大。一般在冲天炉内，铁水增硫约为焦炭含硫量的30%，而当炉渣碱度达1.5%2%，造渣脱硫效率不过50%。所以铸造焦的硫分应严格控制。 （3）强度 铸造焦除了在入炉前运输过程中受到破碎损耗外，主要在冲天炉内承受金属炉料的冲击破坏，因此要求有足够高的转鼓强度（主要是抗碎指标），以保证炉内焦炭的块度和均匀性。 （4）灰分和挥发分 铸造焦的灰分尽可能低，因为灰分不仅降低了焦炭的固定碳和发热值，从而不利于铁水温度的提高，而且还

8、增加了造渣量和热损失。此外焦炭中的灰分在炉缸内高温下会形成熔渣粘附在焦炭表面，阻碍铁水的渗铁。一般铸造焦灰分减少1%，焦炭消耗约降低4%，铁水温度约提高10。铸造焦的挥发分含量应低，因为挥发分含量高的焦炭，固定碳含量低，熔化金属的焦比高，一般焦炭强度也低。 （5）气孔率与反应性 铸造焦要求气孔率小、反应性低，这样可以制约冲天炉的氧化、还原反应，使底焦高度不会很快降低，减少CO的生成，提高焦炭的燃烧效率、炉气温度和铁水温度，并有利于降低焦比。指标级 别特级一级二级粒度/mm80806060水分/% 不大于5.0灰分/%8.008.0110.0010.0112.00挥发分/% 不大于1.50硫分/

9、% 不大于0.600.800.80转鼓强度/% 不小于85.081.077.0落下强度/% 不小于92.088.084.0显气孔率/% 不大于404545碎焦率（40mm）/% 不大于4.0表1-4 铸造焦质量标准 二、气化焦 气化焦是用于生产发生炉煤气或水煤气的焦炭，以作为合成氨的原料或民用煤气。气化的基本反应是：2C + O2 2CO C + H2O CO + H2 由上述反应可知，为提高气化效率，气化焦应尽量减少杂质以提高有效成分含量，力求粒度均匀，改善料层的透气性。气化用焦的炼焦煤可以多配气煤，甚至可以以单独气煤炼焦，气化用焦的挥发分也可以高些，甚至半焦也可选用。以焦炭为原料的煤气发生

10、炉为固定床形式，气化后残渣以固体排出，所以焦炭灰分应有较高的灰熔点，一般应在1300以上，以免造成煤气发生炉内形成液态炉渣而使气流难以均匀分布，灰分组成应该以SiO2和Al2O3为主。此外，煤气中硫含量正比于焦炭硫分，所以气化焦的硫含量不宜过高。 根据以上气化用焦的质量标准要求原料煤的质量指标应该是：灰分（Aad）11.3%，硫分（St）1.8%。 三、电石焦 电石焦是生产电石(CaC2)的原料。每生产1吨电石约需0.5吨焦炭。电石生产过程是在电炉内将生石灰熔融，并使其与碳素材料发生如下反应： CaO+3C CaC2+CO 对电石焦的要求如下： （1）生石灰粒度3mm40mm，生石灰的导热系数约为焦炭的2倍，因此电石焦的粒度以3mm20mm为宜。 （2）电石焦作为碳素材料，含碳量要高，灰分要低，通常规定：碳80%；灰分8%10%。焦炭和生石灰中的灰分在电炉内会变成黏结性熔渣，引起出料困难；灰分中的氧化物部分会被焦炭还原，进入电石中，降低电石纯度，且多消耗电能和焦炭。 （3）为避免生石灰消化，电石焦水分应控制在6%以下。 （4）电石焦要求硫分1.5%，磷分0.04%。焦炭中的硫和磷在电炉中与生石灰作用会生成硫化钙和磷化钙混入电石中，当用电石生产乙炔时，这些杂质会转化为硫化氢和磷化氢。当遇空气磷化氢会自燃，有引起爆炸的可能；在乙炔燃烧时，硫化