浅议焦炭质量对高炉炼铁的影响

沙星

摘要：科技的发展，我国对炼铁这一工业的技术需求也逐渐增多。高炉炼铁是国目前来说比较普遍的一种炼铁方式，为国内的工业生产提供了很多的原材料供应，随着科学技术的不断发展，很多从事炼铁生产工作的研究人员开始不断地对炼铁技术进行优化和完善。本文就焦炭质量对高炉炼铁的影响展开探讨。

关键词：焦炭质量;高炉炼铁;技术

引言

作为我国工业技术中重要的一项，炼铁技术在我国的发展历史悠久，具有着较为成熟的技术和相应的应用体系，其中高炉炼铁是主要的炼铁技术之一，在全国范围炼铁技工业厂都有着广泛的应用。而作为高炉炼铁的直接原材料，焦炭的质量是影响炼铁质量好坏的关键所在，特别是随着近几年高炉炼铁技术的不断进步，对于焦炭的质量有了更高的要求，焦炭在这项技术中的作用也有了不断的变化。因此，要根据炼铁大环境的趋势和现状，切实分析到位焦炭质量对高炉炼铁的影响，探究适合高炉炼铁的质量上乘焦炭，这样才能推动整个炼铁工业的进步。

1基本概述

焦炭作为一种非常重要的原材料在高炉炼铁中常常发挥着非常重要的影响和作用，具体体现在以下几点：第一，对于高炉内部风口处的燃烧位置而言，焦炭的主要作用是为冶炼铁提供能量;第二，对于铁物质的软熔带而言，焦炭的主要作用是提高高炉的透气性，为铁水的生产作业提供碳元素;第三，对于高炉下方的块状位置处，焦炭的主要作用是为碳溶反应提供反应物。虽然随着国内科学技术的发展煤炭在炼铁过程中所体现出的还原性和提供热量的作用逐渐被其他化学物质所代替，但是作为骨架所体现出的透气性作用依旧对高炉炼铁这一生产工序起到了非常重要的作用。焦炭是一种混合物，是由很多不同的物质按照一定的比例和组合共同构成的。

2焦炭在高炉炼铁过程中的作用

焦炭在高炉炼铁过程中起着发热剂、还原剂、渗碳剂和料柱骨架的作用：在风口前燃烧带，焦炭燃烧提供冶炼所需的热量，产生还原煤气;在软熔带和滴落带，作为料柱骨架维持炉芯透气、透液性，并为铁水渗碳提供碳源;在炉身下部块状带，通过碳溶反应消耗。随着炼铁技术的进步，高炉喷煤量不断提高，焦炭的发热剂、还原剂作用部分地被喷吹煤粉所代替，同时由于焦比的下降，焦炭在高炉内的负荷加重，其所发挥的料柱骨架作用在冶炼过程中显得越来越重要。

3高炉炼铁对焦炭质量的要求

3.1化学成分

焦炭在高炉炼铁中作为氧化与还原反应的还原剂，并且为还原铁的反应提供能量，因为要格外注重焦炭的这一作用，其中，焦炭中固定碳的含量决定了焦炭的这一性能，所以在对焦炭进行选择时，要选择固定碳含量较高而灰分含量低的焦炭，因为灰分成分决定了焦炭的强度，对碱金属的碳融反应等有催化作用，为避免颗粒出现较多裂痕，要控制灰分的含量，并且焦炭的挥发性能也要控制，选择不易挥发的焦炭。

3.2粒度

参与炼铁的焦炭还需要对其粒度进行严格地检测，通常来说工作人员所选取的焦炭粒度大约在45mm左右，不同焦炭之间的粒度需要尽可能地保持均匀性和一致性，对于粒度超过75mm的焦炭而言，其在炼铁过程中极容易出现破裂的情况，焦炭在破裂瞬间会产生大量的粉末，而这些粉末会导致高炉内部的透气性下降，高炉内外的压力差逐渐增加，最终会影響炼铁的效果和质量，因此工作人员需要加强对焦炭物质的粒度控制，以求达到最佳的炼铁效果。

3.3冷态机械强度

一般采用焦炭的抗碎强度M₄₀和耐磨强度M₁₀作为衡量指标。要求M₄₀高，它反映的是焦炭的裂纹情况，即抗机械冲击能力，与焦炭在高炉中保持块度能力密切相关。要求M10低，它反映的是焦炭的焦体强度，即焦炭耐磨损能力，与高炉中焦炭的粉化性能密切相关。焦炭的冷态机械强度决定着高炉内块状带的透气性和炉况的顺行程度。

3.4高温性能

高温性能指的是焦炭耐高温的能力，具体表现为焦炭在高温状态下与二氧化碳进行氧化还原反应的能力，相关的指标衡量分别为的块焦反应性及反应后强度。另外高温性能也指焦炭在高温下对碱侵蚀的提抗能力，反应了焦炭的高温强度。焦炭在高温状态下的性能表现直接影响了焦炭在反应过程中的利用率，因此要格外注意。

4产生影响

（1）高反应性、高强度质量的焦炭。有些研究人员则认为具有高反应性、高强度质量的焦炭有利于提高炼铁生产作业的效率和质量，这些研究人员的观点所承载的主要理论依据是因为就有高反应性的焦炭可以在降低高炉内部温度的同时在很大程度上提高该高炉内部化学反应的效率，并且通过这种方式来降低炼铁生产作业中的含煤比率和含焦炭的比率，同时还可以有效地降低工作人员在进行高炉炼铁的过程中所排放出的一些对周围环境有一定污染性的二氧化碳，不利于生态环保，因此这些研究人员认为高反应性、高强度质量的焦炭有利于促进高温炼铁生产作业的顺利进行。（2）低反应性、高强度质量的焦炭。有些研究人员认为具有低反应性、高强度质量的焦炭有利于提高炼铁生产作业的效率和质量，当焦炭自身的反应性偏低时，该炼铁生产作业的初始温度就会有着显著地提升，并且伴随着还原区域面积的逐渐扩大，高炉炼铁反应内部的焦炭损失率就会有所下降，与此同时该焦炭又具有较高的反应强度，因此其还原性也得到了一定程度上的加强，有利于整个化学反应的高效率开展。相反，若反应初期阶段的焦炭反应性偏高，而最初的反应温度偏低，那么便会很容易出现焦炭与铁矿石在发生还原反应的过程中生成大量的煤气，容易导致煤气外泄而产生浪费，不利于生产企业的经济利益的提高。

5提高焦炭质量的技术措施

焦炭的质量是影响高炉炼铁的主要因素，因此提高焦炭质量是对高炉炼铁整体效率提升的有效措施。首先，高炉炼铁中要对焦炭的结构进行改善，焦炭的结构直接影响焦炭的性能，并且关系到焦炭在高温下的反应效率，对碱侵蚀的抗性，想要增加焦炭在整个反应过程中的反应性，可以在焦炭结构中增加惰性成分，而对反应强度的提升，可以通过加入焦粉或者是有等来实现。此外，焦炭也要降低焦炭中的灰分，避免灰分颗粒在反应过程中使焦炭的强度降低，并且对焦炭在炉内碳融反应起到一定的催化作用，而导致炼铁产率降低。因此要对焦炭的灰分成分进行格外的注意，进行一定的指标检验，避免灰分成分的占比较多，从而对焦炭反应的炼铁质量造成影响。在进行焦炭质量的提高时，也要跟随时代的脚步，采用更为先进的新工艺技术，比如，干熄焦技术，这项技术由日本引进，在我国已经得到了一定的推广和发展，此技术主要是针对焦炭的强度进行增加，最高能提升四个百分比，使焦炭的强度可以大幅度提升，并且也能改善焦炭自身的许多性能，比如高温性能，抗碱侵蚀性能等，这项技术日益成熟，是主要提升焦炭质量的常用技术之一。

结语

长期以来，焦炭质量评价标准一直在不断完善。选择适当的高炉焦炭质量评价指标及其值的合理控制范围，对于保证高炉顺行和科学指导炼焦生产具有重要意义。目前，想要提高高炉炼铁的生产率，降低生产成本，增加生产效益，从高炉炼铁的原材料焦炭入手，是最为显著的，焦炭质量可以有效影响高炉内的反应，提高铁水的质量，为炼铁工业带了经济效益，并且对于焦炭质量的改善也是促进环境发展的重要举措，对工业发展来说，具有双赢的结果。

参考文献

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[2]郭文涛.焦炭微观结构对其在高炉中反应行为与性能影响研究[D].北京：北京科技大学，2016.

[3]王旭.焦炭质量对高炉炼铁的影响[J].上海金属，2015.

（作者单位：河钢邯钢邯宝炼铁厂）