现代高炉对焦炭的要求及焦炉的发展方向焦炭在高炉炼铁中的作用

焦炭质量对高炉炼铁的影响随着高炉采用富氧大喷煤为代表的强化冶炼措施后，高炉的冶炼发生了很大的变化，一个突出的表现就是对焦炭的骨架作用要求更高。

随着煤比不断提高，焦炭负荷越来越重，焦炭的冶金性能也越来越受到重视。

目前国内大型高炉技术经济指标不高，大多是受原燃料条件尤其是焦炭质量的限制。

标签：焦炭质量的影响；高炉冶炼中的作用；措施1.1 焦炭水分对高炉冶炼的影响焦炭水分的波动势必引起称量不准而影响高炉炉况的稳定，并导致铁水中硅、硫含量的变化。

水分过高，焦粉粘附在焦块上，影响焦炭强度和筛分，将焦粉带入炉内；如果焦粉不能全部随煤气吹出，将影响高炉透气性和透液性，严重时造成炉缸堆积。

从马钢2500m3高炉生产实践过程得知：当焦炭水分控制在4.0%以下时，对高炉冶炼影响不大。

当焦炭水分超过4.0%时，则入炉含粉率、炉尘量以及炉尘含炭量将明显上升，高炉顺行状态变差。

1.2 焦炭灰分对高炉冶炼的影响焦炭在高炉内被加热至高于炼焦温度时，由于焦质与灰分的热膨胀性不同，沿灰分颗粒周围产生裂纹，使焦炭碎裂，含粉增加。

焦炭的灰分与强度几乎成线性关系，即灰分增加，强度下降。

马钢2500 m3高炉自投产以来，焦炭灰分逐年下降，焦炭的热态性能则逐年提高，而高炉技术经济指标也呈逐年提高之势。

焦炭灰分控制在12%以下，高炉生产可以获得比较先进的技术经济指标。

1.3 挥发分对高炉冶炼的影响焦炭的挥发分含量影响焦炭的耐磨强度和反应后强度。

挥发分高，焦炭气孔壁材质疏松，耐磨强度和反应后强度就低；挥发分低，焦炭气孔壁材质致密，耐磨强度和反应后强度就高。

焦炭的挥发分含量与炼焦最终温度有关，是焦炭成熟程度的标志；提高炼焦最终温度与延长焖炉时间，使结焦后期的热分解与热缩聚程度增强，使焦炭挥发分含量降低，从而改善焦炭的质量。

马钢2500 m3高炉作焦炭的挥发分含量控制在1.2%以下，终点温度和结焦时间分别为l050℃和20h；焦炭的冷态和热态性能均能满足高炉的要求。

浅议焦炭质量对高炉炼铁的影响【摘要】焦炭作为高炉炼铁过程中不可或缺的原料，在其中扮演着至关重要的角色。

本文通过探讨焦炭质量对高炉炼铁的影响，揭示了焦炭质量与高炉工艺参数、高炉温度、炉渣特性、炼铁效率以及产品质量之间的密切关系。

优质的焦炭不仅能提高高炉的炼铁效率，还能改善产品质量，降低生产成本。

提高焦炭质量对于改善高炉炼铁过程、提高产品质量具有重要的意义。

在实际生产中，需要针对具体情况优化焦炭的生产工艺，确保焦炭的品质符合高炉炼铁的要求。

焦炭质量的重要性不可忽视，只有不断提高焦炭的质量，才能有效提高高炉炼铁的效率和产品质量。

【关键词】焦炭、高炉、炼铁、质量、影响、效率、温度、炉渣、工艺参数、产品质量、炼铁质量、优化、生产工艺、高炉炼铁、煤焦炭。

1. 引言1.1 煤焦炭在高炉炼铁中的作用煤焦炭作为高炉炼铁的主要还原剂和燃料，在高炉冶炼过程中扮演着至关重要的角色。

煤焦炭可以提供充足的热量，将铁矿石还原为金属铁，并在炉内维持所需的高温。

煤焦炭中的固定碳和挥发分不仅能够作为还原剂参与还原反应，还能提供充足的燃料，确保高炉冶炼过程的持续进行。

煤焦炭中的灰分、硫分等杂质也会对炼铁过程产生一定影响，因此对煤焦炭的质量要求较高。

煤焦炭在高炉炼铁中扮演着多重作用，其质量直接影响到高炉的冶炼效率和产品质量。

对煤焦炭的质量控制和优化具有十分重要的意义，可以提高高炉的生产效率，减少能源消耗，改善产品质量。

1.2 焦炭质量对高炉炼铁的重要性焦炭质量对高炉炼铁的重要性不容忽视。

在高炉炼铁过程中，焦炭是一种重要的还原剂和燃料，其质量直接影响着炼铁的效率和产品质量。

优质的焦炭可以提高高炉的热效率，减少炉料消耗，降低能耗。

焦炭质量的好坏还会影响高炉的工艺参数，如温度、压力等，进而影响炼铁过程的稳定性和控制性。

提高焦炭质量是提高高炉炼铁效率和产品质量的重要手段。

只有不断优化焦炭的生产工艺，确保焦炭的质量稳定和优良，才能更好地发挥焦炭在高炉炼铁中的作用，提高炼铁的经济效益和产品质量。

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3.9%左右，炼钢生铁在4.3%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。

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。

美国Gary厂焦炭的挥发份为1.8%，德国蒂森和瑞典SSAB分别为1.1%和1.0%。

我们认为，焦炭的挥发份应控制在0.5%～1.0%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。

高炉冶炼早期以木炭为主，而后使用了无烟煤，再到后来的高炉几乎都使用焦炭做燃料，并使用喷吹技术，从风口喷吹的燃料已占全部燃料用量的10—30%，有的达到了40%，用作喷吹的燃料主要有无烟煤和天然气。

一、焦炭在高炉中的作用焦炭在高炉中有一下几个方面的作用：1.发热剂：焦炭在风口前燃烧放出热量而产生高温，它使高炉内各种化学反应得以进行，并使渣、铁熔化。

高炉冶炼所消耗的热量70—80%是由焦炭燃烧来提供的。

2.还原剂：焦炭中的固定碳C和它燃烧后产生的CO、H2与铁矿石中的各级氧化物反应后，将铁还原出来。

铁矿石还原所需的还原剂几乎全部由燃料所供给。

3.料柱骨架：高炉内的铁矿石和熔剂下降到高温区时，全部软化并熔化成液体，而焦炭则既不软化也不熔化，所以它可以作为高炉内料柱的骨架来支撑上部的炉料。

焦炭在高炉料柱中约占整个体积的三分之一至二分之一，焦炭又是多孔的固体，同时它又起着改善料柱透气性的作用。

二、焦炭的物理性质焦炭的物理性质包括机械强度、筛分组成和气孔度等，其中最主要的是机械强度。

1.机械强度焦炭的机械强度主要是指焦炭的耐磨性和抗冲击的能力，其次是抗压强度。

它是重要的质量指标。

焦炭的机械强度对高炉冶炼十分重要：若机械强度不好，在焦炭运转的过程中和在炉内下降的过程中，由于炉料与炉料之间、炉墙之间相互摩擦挤压，会导致焦炭破裂而产生大量的粉末，在高炉冶炼过程中，这些粉末将渗入初渣中，增加初渣的粘度，降低了初渣的流动性，增加了煤气通过初渣带上升的阻力，最终造成炉况不顺，炉缸堆积，风口烧坏等事故。

目前我国各厂测定焦炭强度的方法是转鼓试验。

转鼓的测定有两种：大转鼓和小转鼓。

以小转鼓为好。

小转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒转鼓，鼓内径和鼓内宽皆为1000mm，鼓壁厚6—8mm，内壁每隔90度焊角钢（100*50*10mm）一块，共焊接四块。

试验时取50公斤大于60mm的焦炭试样装入鼓内，以25转每分的转速转100转。

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。

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美国Gary厂焦炭的挥发份为%，德国蒂森和瑞典SSAB分别为%和%。

我们认为，焦炭的挥发份应控制在%～%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。

第三讲 高炉用燃料一、高炉冶炼对焦炭质量的要求1.焦炭在高炉内的作用焦炭在高炉内的作用有：1）在风口前燃烧，提供冶炼所需热量；2）是氧化物的还原剂；3）是料柱的骨架；4）铁水渗碳。

到现在焦炭质量仍是限制高炉生产发展的因素之一。

特别对于大型高炉，灰分高、强度差的焦炭往往给高炉作业造成麻烦。

2.高炉冶炼对焦炭质量的要求1）强度：足够的强度。

测定焦炭强度的办法是转鼓试验。

2）固定C及灰分含量：良好的冶金焦应含固定C量高而灰分低。

高炉治炼的实践证明，焦炭灰分每增加1%，焦比升高2%，高炉产量下降3%。

3）硫：焦炭（煤粉）带入的硫量，占冶炼单位质量生铁所需原料总硫量的60-80%。

每吨生铁入炉原料带入的总硫量称为“硫负荷”，kg/t 冶炼实践说明，焦中含硫每提高0.1%，高炉焦比升高1.2-2.0%。

4）挥发份含量：代表焦炭在制造过程中受到干馏后的成熟程度。

一般质量分数为0.8-1.2%。

5）成份和性能的稳定性以及粒度：与所有入炉原料相同，焦炭成份和性能波动会导致高炉冶炼行程不稳定，对高炉提高生产效率及降低燃料消耗量十分不利。

二、焦炭质量检验1.冷态机械强度我国一般由小转鼓测定焦炭的强度。

小转鼓是由钢板焊成的无穿心轴的密封圆筒。

鼓内径和鼓内宽均为l000毫米。

内壁每隔90度焊角钢（100×50×10mm）一块，计四块。

试验时取50公斤大于60毫米的焦块试样装入鼓内、以25转/分的速度转100转。

倒出试样，用Ø40和Ø10毫米的圆孔筛筛分，以＞40毫米的焦炭占入鼓焦样重量的百分数（用M40表示）作为破碎强度指标，以＜10毫米的焦炭占入鼓焦样的重量百分数（用M10表示）作为磨损强度指标。

一般要求M40＞72%，M10＜9%。

2.反应性和反应后强度测定焦炭的反应性和反应后强度是同一组试验中完成的。

试样是取大于25mm冶金焦20kg，弃去泡焦和炉头焦，制成直径21～25mm的焦球700g，分成3份，每份不少于220g。