焦碳小结.ppt

1、焦炭小结,内容架构 第一部分：理论介绍 第二部分：实践演练,下一步,第一部分：理论介绍,一、相关概念 1、焦炭：是由煤作原料经过一定的工艺制成的呈银灰色或 黑灰色的坚硬多孔体。 2、焦比：是指冶炼1吨生铁所需要的干焦量。 3、焦炭的负荷：每批炉料中铁矿石总量与每批炉料中焦炭 量的比值 4、焦炭的机械强度（包括焦炭的耐磨性、抗压强度、抗冲 击的能力） 5、焦炭的热强度是指焦炭入炉后在高温区下的耐磨性 6、焦炭的反应性是指高温下与CO2反应形成CO的能力 7、焦炭的抗碱性是指焦炭在高炉内抵抗碱金属钾（K）钠（Na）及其盐类作用的能力,下一步,二、焦炭的化学组成,焦炭主要由： 固定碳（C）、灰分（A

2、）、 挥发分（V）、水分（M）、硫（S）、 和磷（P）组成,下一步,三、各种化学成分所起的作用,1、固定碳 作为碳源，每炼一吨铁所需渗碳消耗的 焦炭在50公斤。 提供高炉冶炼所需的还原剂。 包括：直接还原、间接还原两种 我国焦炭中固定碳含量一般为82%-84%。 焦炭中固定碳含量每提高1%，可降低焦比2%而 且焦比基数越高，固定碳对焦比的影响越显著。 如果焦炭中固定碳含量每吨提高1%，那以焦炭3200元/t来计算的话，每吨可节省：32000.02=64元,下一步,三、各种化学成分所起的作用,2、灰分 它和碳是此消彼长底关系，灰分高，碳含量就少。 降低焦炭强度,原因就是炭与灰分的遇热膨胀系数不同

3、,灰分低,先膨胀,产生作用力,使得焦炭破裂; 焦炭灰分大部分是SiO2（二氧化硅)50%左右和Al2O3(三氧化二铝)30%左右，这两种是酸性氧化物，必须增加碱性熔剂用量。 生产经验是：焦炭灰分增加1%，焦比升高2%，产量降低3%。,下一步,三、各种化学成分所起的作用,3、水分 影响焦炭水分的因素： 主要是熄焦方式，传统的是湿法熄焦，为充分熄焦，水分含量约为4%-6%，高时可达10% ；干法熄焦时，水分一般在0.5%，南方由于运输和贮存过程中焦炭吸收大气中的水分，焦炭水分也可达1%-1.5%,下一步,三、各种化学成分所起的作用,水分含量不同的影响 A：适当含量的水，不增加炉内燃料消耗（因为游离

4、水蒸发的理论温度时100OC,但要燃料块内部也达到100OC，从而使炉料中的游离水全部蒸发掉，就需要更高的温度，一般在120OC就可以，有些大块要达到200OC才能全部蒸发）反而会降低炉顶温度，有利于炉顶设备的维护，延长其寿命，并且，随着炉温的降低，使煤气体积缩小，降低煤气流速，从而减少炉尘吹出量 B:水分过高（超过国标）会使焦粉粘附在焦炭表面，影响焦炭的筛分效果，因而恶化高炉内料柱的透气性从而使煤气分布不均影响高炉顺利运行。,下一步,三、各种化学成分所起的作用,4、硫 促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的FeS（硫化铁），使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性。（高炉冶炼中，80%以

5、上的S来自于焦炭，其余有一部分来自于烧结矿）因此降低焦炭含S量对降低生铁含S量具有重大意义。 焦炭中含S升高，必须相应提高炉渣碱度以改善炉渣脱硫能力，从而使石灰石用量增加，渣量增加，焦比升高，产量降低。一般而言，焦炭含硫升高0.1%，焦比升高1.5%，产量降低2%。,下一步,三、各种化学成分所起的作用,5、磷 （4）焦炭中含P较少，对生铁质量无大影响，我国焦炭含P一般都低于0.05% 注：磷可使铁水的流动性增加，因为磷降低了生铁熔点，所 以有些制品内往往含磷较高，然而磷的存在又使铁增加 硬脆性。要增加生铁的流动性，含硫量可达1.2% 焦炭中的磷是由煤炼焦时全部转入，故焦炭磷含量的高 低决定于煤

6、中含磷量。 磷一般来自于铁矿石中，通过焙烧可以降低含磷量,下一步,三、各种化学成分所起的作用,（6）、挥发分 挥发分过高表示有生焦，强度差； 挥发分过低表示焦炭烧结过度，会造成焦炭裂纹多易碎。 一般成熟焦炭的挥发分在0.5%-1.0%，有些也在1.0%-2.0%（煤的配比不同造成的） 组成：主要由碳的氧化物和氢组成，挥发分中 CO 25%-50%, CO210%-40%, H2 5%-10%, CH4 1%-5%, N2 3%-15%.,下一步,四、焦炭的作用,（1）、提供高炉冶炼所需要的大部分热量 （2）、提供高炉冶炼所需的还原剂 （3）、焦炭是高炉料柱的骨架：高炉冶炼过程发生在煤气上升和炉

7、料下降的相向运动和相互作用之中，整个炉料的透气性是高炉运行的关键。在料柱上部，焦炭起煤气层分配流的作用，在料柱中部，焦炭起骨架作用，支撑经过磨损的铁矿石，使煤气正常上升，在料柱下部，高温下仍以固态块状存在的焦炭与已经成为液态的铁水和熔渣混在一起或为煤气上升与铁水、炉渣下降的疏松骨架 （4）、生铁形成过程中渗碳的碳源,下一步,五、高炉冶炼对焦炭质量提出的要求,（1）固定碳含量要高，灰分要低； （2）含S、P杂质要少； （3）焦炭的机械强度（包括焦炭的耐磨性、抗压强度、抗冲击的能力）要好 （4）粒度要均匀，粉末要少 （5）水分要稳定：水分波动会引起干焦量的波动，从而引起炉况的波动。因为焦炭是按重量

8、入炉的 （6）焦炭的反应性要低，抗碱性要强。,冶金焦的冶金焦的技术指标.doc技术指标,下一步,焦炭的抗碱性,1、焦炭的抗碱性是指焦炭在高炉内地抗碱金属钾（K）钠 （Na）及其盐类作用的能力。 2、焦炭本身所含钾、钠碱金属很低（0.1%-0.3%），但是 在高炉冶炼中由矿石带入的大量钾、钠在高炉内造成碱的循 环，并富集在焦炭中，使炉内钾钠含量可高达3.0% 以上。 具体影响： （1）、对焦炭反应性的影响 。 （2）、对机械轻度的影响。 （3）、对高炉操作的不利影响 。,下一步,补充CRI和CSR,两者关系：CRI每降低1%，CSR就增加1.45%，反之亦然。 （来自于昆钢试验） CRI 1、C

9、RI（焦炭反应性）是衡量焦炭在高温下抵抗CO2气化能力的化学稳定性指标。反应性若高被二氧化碳溶损的比例就高，它能导致焦比升高，焦炭的气孔增大；气孔壁变薄，抗碎强度下降，导致焦炭裂碎产生粉率比例大影响透气性，所以反应性要低一些。 2、计算CRI=(mm1)/m 其中：m：指的是焦炭的试样质量 m1：指的是反应后残余焦炭的质量,下一步,补充CRI和CSR,CSR 1、CSR（反应后强度 ）是衡量焦炭经受CO2和碱金属侵蚀状态下，保持高温强度的能力 ，显然，希望焦炭高温强度高些。 目前国内外要求该指标大于60%，高炉生产上用焦以达到：宝钢70.4%，首钢64.6%，德国蒂森厂66.3%，美国克莱尔顿

10、厂63.5%，我国中小型高炉要求大于55% 计算方法：CRS=m2/m1 其中：m2指的是转鼓后大于10mm粒级焦炭质量 m1指的是反应后残余焦炭质量 检测方法： 取粒度（201）mm的干焦0.2kg先测定其反应性，再将测定反应性后的试样全部装入直径130mm，长70mm的小转鼓、内，以20r/min的速度转30min，取出过10mm的方孔筛，以试样粒度大于10mm的质量与原质量的百分比为热转鼓指数。,下一步,研究前沿：缚硫焦的一些介绍,一、前言（为何要研究缚硫焦） 在高炉冶炼过程中，为了降低生铁中的硫分，要加入石灰石作助溶剂。若将粉末状的石灰石配入炼焦的高硫煤中，将有较多的硫以CaS的形式固

11、定下来，在高炉冶炼过程中，直接进入炉渣，以降低生铁含硫量，这样既满足了高炉冶炼的要求，又拓宽了高硫煤的应用范围。,下一步,研究前沿：缚硫焦的一些介绍,二、缚S焦的配比 生产缚硫焦，即炼焦时加入8%的CaO缚硫剂，使焦炭中的一部分有机硫S与CaO形成CaS（大约占全部硫含量的30%-50%），烧结后进入灰分中，高炉冶炼时直接进入炉渣，从而提高炉渣的脱硫能力，这是利用高S煤炼焦的有效办法,下一步,研究前沿：缚硫焦的一些介绍,三、缚硫焦的主要特性 （1）、缚硫焦改变了焦炭中硫的存在形式。 （2）、缚硫焦的灰分与挥发分增高 。 （3）、改善了加热强度，提高了焦炭质 量 。,下一步,研究前沿：缚硫焦的一些介绍,四、缚硫剂对炉墙的腐蚀问题 （1）实验表明，当煤中CaO含量低于24%、炉温在1400OC以下时，没有发现对硅砖的腐蚀作用；当CaO含量和温度均高于以上数值时，发现有硅酸玻璃相（一种结晶形式，易碎）生成，磷石英骨架（没有查到）被破坏，造成硅砖有剥蚀现象 （2）一般情况下，缚硫焦中的CaO含量一般在10%以下，炭化室温度低于1400OC，对焦炉的腐蚀影响不大。在工业生产中，硅砖长期受缚硫焦的影响程度，尚无实践,下一步,