焦炭质量对高炉炼铁的影响
发表时间：2019-06-21T16:58:11.620Z 来源：《工程管理前沿》2019年第05期作者：代维
[导读] 焦炭是高炉炼铁中的重要燃料，焦炭质量对于炼铁效率和炼铁质量有重要关系。
河北钢铁集团承钢公司（生产计划部） 067002
摘要：高炉炼铁是我国炼铁工艺方面的主要技术，近些年的高炉炼铁技术发展迅速，但是与高炉炼铁相关的原料质量和技术还有待提升。焦炭是高炉炼铁中的重要燃料，焦炭质量对于炼铁效率和炼铁质量有重要关系。为使焦炭质量满足高炉炼铁技术发展的需求，保障炼铁质量，应深入研究影响焦炭质量的因素及相关改进措施。本文首先从焦炭在高炉炼铁中的作用讲起，进而对焦炭质量对高炉炼铁造成影响的因素进行分析，最后提出了相关改善措施。
关键词：焦炭质量；高炉；炼铁；影响
引言：
炼铁技术是我国工业发展中的重要力量，而高炉炼铁技术又是我国炼铁的主要技术。近些年随着高炉炼铁技术的不断提升，对焦炭这种重要燃料的质量也提出了进一步要求，焦炭在高炉炼铁中的作用也产生了变化。焦炭质量应随着炼铁技术的不断提高进行改善，这样才能使高炉炼铁技术优势充分发挥，使炼铁产量和质量都得到保障。
一、焦炭在高炉炼铁中的作用
在高炉炼铁的化学反应中，主要材料是三氧化二铁和焦炭。经过焦炭对三氧化二铁的一系列复杂的化学反应获得铁。高炉炼铁过程中，焦炭的作用十分关键和重要，在炼铁过程中具有还原剂、发热剂、渗碳剂和料柱骨架的作用。焦炭在化学反应中发出热能，使这些能量直接支持还原铁反应，过程中不需要注入额外的能量就能完成还原铁的过程。反应过程中，焦炭还会提供碳源起到渗碳剂的作用。由于焦炭可以维持高炉内的透液性和透气性，因此又具有料柱骨架的作用。随着焦炭在高炉中的化学变化和位置变化，焦炭的性质也会产生变化。比如当焦炭下降至高炉底部时，粒度下降30%，其反应性就明显提高。使焦炭性质产生变化的，除了炉内的化学反应外，也与焦炭的质量有关，因此焦炭质量对炼铁生产十分重要。
二、焦炭质量对高炉炼铁造成影响的因素
（一）焦炭粒度
对高炉炼铁较为适宜的焦炭粒度应在40毫米至50毫米左右，而且焦炭的粒度应该平均，一旦大小粒度不均的焦炭入炉后，在高炉炉身中上部块状带，由于小粒度焦炭不均匀的填充在空隙中，会阻碍煤气流的正常上升，控制不当可能造成高炉难行，另外较大的颗粒会在炉内优先破碎，致使粉末散落在高炉内，破碎的焦炭粉末会恶化炉内透气性。因此，焦炭粒度是焦炭质量影响对炼铁造成影响的因素之一，不平均的粒度会使炼铁产量降低[1]。
（二）焦炭机械强度
焦炭在高炉内进行化学反应时，会受到机械冲击的影响，如果焦炭的机械强度不足，就会影响在高炉内的利用率。机械强度值得是冷态机械强度，主要分为抗碎和耐磨机械冲击。正常情况下，焦炭在高炉内会随着炼铁的变化产生裂纹和粉末化。冷态机械强度是判断焦炭质量的因素之一，为了保障利用率和炉内透气性，应选择强度较高的焦炭。
（三）焦炭成分
焦炭中炭的含量对焦炭质量有重要影响，对高炉炼铁使用的焦炭要求具有较高的碳含量同时具有较低的灰分。由于焦炭中的灰分会对碳融反应有催化作用，因此为了避免焦炭出现过多裂缝，就要选择灰分较低的焦炭。
（四）焦炭耐高温性能
焦炭要在高炉内进行高温化学反应，而焦炭的耐高温性能直接影响了焦炭在高炉炼铁时的利用率。影响焦炭耐高温性能的指标包含块焦的反应性和反应后强度。此外，焦炭对碱侵蚀的反应也是判定焦炭耐高温性能的要素之一[2]。
三、提升焦炭质量的改善措施
焦炭质量关乎到高炉运行的效率和炼铁的质量，因此对于高炉炼铁中的焦炭问题必须进行全面、客观地认识，还要从加强检测、提高焦炭质量、改善工艺技术等方面进行努力。
（一）检测焦炭是否符合相关参数要求
可以通过在高炉风口取焦炭进行质检分析，确定焦炭中的碳素含量是否符合标准；可以根据高炉瓦斯灰情况分析焦炭质量，分析喷吹煤粉的比例是否需要调整；可以从焦粉数量判定粉尘对高炉操作是否影响。通过多个检测观察手段，可以判断焦炭质量是否合格，并及时作出调整。
（二）人工干预改善焦炭质量
为了提高焦炭的质量，可以从多方面人为干预的手段进行改善。
1.改善焦炭结构。为了提高焦炭在高炉化学反应中的稳定性和在高温环境下的反应速度，可以通过改善焦炭的结构进行干预，可以通过在焦炭结构中加入惰性成分实现，这样一来就能使焦炭对碱侵蚀的抗性增强。
2.降低灰分。灰分是考量焦炭质量的重要因素之一。焦炭中的灰分越大则焦炭形成的裂缝就越多，在高炉内进行二次加热时焦炭的裂缝扩大，进而会导致焦炭结构产生变化形成粉末状。要降低灰分，就要对硬质煤进行细破经过风选处理；此外，提高焦炭质量的手段还包括多配主焦煤、对煤进行脱湿、捣鼓的处理，延长结焦时间等。
3.干熄焦技术。可以利用干熄焦技术提高焦炭的强度，从而使焦炭自身的抗碱侵蚀、耐高温等性能提高。干熄焦技术是利用惰性气体与红热焦炭发生反应的过程降低焦炭的热应力，从而实现减少焦炭微裂缝的目的。利用技术手段对焦炭进行处理，也是提升焦炭质量的有效手段。不过，干熄焦技术也会牺牲一定的冶金焦率，但是与炼铁质量相比这种代价也可以尝试。因为减少的焦炭如果形成焦粉，还会恶化高炉内的环境，使高炉内炉料透气性受到影响，可能损失更大。焦化企业可以通过购置干熄焦装置，改善焦炭质量。而钢铁企业也应该根据焦炭质量的提升情况适当提高采购价格，促使焦化企业积极改善焦炭质量，通过双方面的努力提高焦炭质量[4]。