提高焦炭质量的技术途径.doc

提升焦炭质量技术路径(一）
1.       焦炭在高炉炼铁中地位和作用
焦炭在高炉炼铁中是不可缺乏炉料, 对高炉炼铁技术进步影响率在30%以上, 在高炉炼铁精料技术中占相关键地位。焦炭对高炉炼铁作用是:
(1)    关键热量起源。高炉炼铁炭素(包含焦炭和煤粉)燃烧所提供热量, 占高炉炼铁总热量起源71%。伴随喷煤比提升, 焦炭用量在逐步降低。
不过, 焦炭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)    生铁溶碳。在高炉炼铁过程中焦炭中碳是逐步渗透到生铁中。通常铸造生铁含碳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), 又起到煤气透气窗作用。
焦炭4种作用中, 提供热源主导作用不会改变, 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。在多种条件下高炉炼铁中碳还原作用和渗碳功效不会有较大改变。在高喷煤比条件下, 焦炭骨架作用会显得愈加突出, 对应对焦炭质量要求也会越来越高。不然, 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降低20%～40%。劣质焦炭和热反应性差粉化率会很大。宝钢高炉缸内焦炭粒度可达33mm。
2.       高炉炼铁对焦炭质量要求
各国依据资源条件, 高炉炼铁要求焦炭质量是有较大差异(详见表1)。不过, 工业发达国家焦炭质量是显著优于中国, 这是这些高炉技术经济指标优于中国关键原因。
表1   各国冶金焦炭质量情况
指标
中  国

美国  德国  瑞典  韩国  英国  日本  荷兰  法国  俄罗斯
Garg         蒂森  SSAB 浦项                          大高炉
Ⅰ级    Ⅱ级    Ⅲ级
含硫S, 1%
≤0.6
0.61～0.80
0.81～1.0
0.66
0.59
0.65
0.65
0.6
0.6

0.8
0.6
块度, mm
25～75

25～70

25～60
M40,%
≥80.0
≥76.0
≥72.0

83.3
84
84.3
87.1
DI＞80
87.8
91.2
M25≥90
M10, %
≤8.0
≤9.0
≤10.0

7.2
6.7

6.2

5.8
5.5
≤6
灰分, %
≤12.0
12.10～13.50
13.51～15.0
7.58
9.20
8.50
11.3
10.0
9.0
9.4
10.0
10.0
水分, %
＞40mm4.0±1.0
＞25mm5.0±2.0
25～40mm＜12.0
4.75
4.5

美国Gary厂焦炭挥发份为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; 过低是因为炼焦过火原因, 这时焦炭裂纹多, 易碎。
2.1    高炉大型化以后对焦炭质量提出了高要求, 並对焦炭热性能有要求
高炉大型化以后, 料柱增高后, 料压缩率提升了, 透气性变差。尤其是炉缸容积变大以后, 炉缸焦炭状态对高炉生产影响更大了。炼铁工作者期望对不一样容积高炉焦炭有不一样质量, 详见表2。焦炭质量标准中应有热性能要求。
焦炭含有K2O+Na2O有害杂质含量小于3.0Kg/t。

表2   不一样容积高炉对焦炭质量要求
炉容,m3
1000

3000
4000
5000
M40,%
≥78
≥82
≥84
≥85
≥86
M10,%
≤8.0
≤7.5
≤7.0
≤6.5
≤6.0
反应后强度CSR,%
58
60
63
65
66
反应后指数CRI,%
28
26
25
25
25
灰分,%
≤13.0
≤13.0
≤12.5
≤12.0
≤12.0
硫分,%
≤0.7
≤0.7
≤0.65
≤0.60
≤0.60
粒度,mm
20～75
25～75
25～75
25～75
30～75
大于上限,%
≤10
≤10
≤10
≤10
≤10
小于下限,%
≤8
≤8
≤8
≤8
≤8

2.2    焦炭质量改变对高炉炼铁影响
表3   焦炭质量对高炉炼铁影响
焦炭质量改变
燃料比
生铁产量
高炉利用系数
渣量增加
灰分+1.0%
+1%～2%
-2%～-3%

2.7%～2.9%
硫分+0.1%
+1.0%～3.0%
-2%～-5%

水分+1.0%
+1.1%～1.3%
-2%～-5%

M40+1%
-5.6Kg/t

+0.04

M10-0.2%
-7Kg/t

+0.05

从表3可看出焦炭质量改变对高炉炼铁影响是比较大。经过洗煤能够降低煤炭中灰分和硫分, 采取干法熄焦能够降低焦炭水分, 提升主焦煤配比和条取综合技术装备能够改善焦炭M40和M10指标。从技术上讲上述方法均是可行。不过要把技术与经济管理相结合, 找出最好操作点, 同时还要考虑到资源供给条件。所以各企业要依据客观条件, 本企业技术装备现实状况, 科学、 合理地提出不一样时期不一样炉容高炉对焦炭质量标准。