沙星

摘要：科技的發(fā)展，我國對煉鐵這一工業(yè)的技術需求也逐漸增多。高爐煉鐵是國目前來說比較普遍的一種煉鐵方式，為國內的工業(yè)生產提供了很多的原材料供應，隨著科學技術的不斷發(fā)展，很多從事煉鐵生產工作的研究人員開始不斷地對煉鐵技術進行優(yōu)化和完善。本文就焦炭質量對高爐煉鐵的影響展開探討。

關鍵詞：焦炭質量;高爐煉鐵;技術

引言

作為我國工業(yè)技術中重要的一項，煉鐵技術在我國的發(fā)展歷史悠久，具有著較為成熟的技術和相應的應用體系，其中高爐煉鐵是主要的煉鐵技術之一，在全國范圍煉鐵技工業(yè)廠都有著廣泛的應用。而作為高爐煉鐵的直接原材料，焦炭的質量是影響煉鐵質量好壞的關鍵所在，特別是隨著近幾年高爐煉鐵技術的不斷進步，對于焦炭的質量有了更高的要求，焦炭在這項技術中的作用也有了不斷的變化。因此，要根據(jù)煉鐵大環(huán)境的趨勢和現(xiàn)狀，切實分析到位焦炭質量對高爐煉鐵的影響，探究適合高爐煉鐵的質量上乘焦炭，這樣才能推動整個煉鐵工業(yè)的進步。

1基本概述

焦炭作為一種非常重要的原材料在高爐煉鐵中常常發(fā)揮著非常重要的影響和作用，具體體現(xiàn)在以下幾點：第一，對于高爐內部風口處的燃燒位置而言，焦炭的主要作用是為冶煉鐵提供能量;第二，對于鐵物質的軟熔帶而言，焦炭的主要作用是提高高爐的透氣性，為鐵水的生產作業(yè)提供碳元素;第三，對于高爐下方的塊狀位置處，焦炭的主要作用是為碳溶反應提供反應物。雖然隨著國內科學技術的發(fā)展煤炭在煉鐵過程中所體現(xiàn)出的還原性和提供熱量的作用逐漸被其他化學物質所代替，但是作為骨架所體現(xiàn)出的透氣性作用依舊對高爐煉鐵這一生產工序起到了非常重要的作用。焦炭是一種混合物，是由很多不同的物質按照一定的比例和組合共同構成的。

2焦炭在高爐煉鐵過程中的作用

焦炭在高爐煉鐵過程中起著發(fā)熱劑、還原劑、滲碳劑和料柱骨架的作用：在風口前燃燒帶，焦炭燃燒提供冶煉所需的熱量，產生還原煤氣;在軟熔帶和滴落帶，作為料柱骨架維持爐芯透氣、透液性，并為鐵水滲碳提供碳源;在爐身下部塊狀帶，通過碳溶反應消耗。隨著煉鐵技術的進步，高爐噴煤量不斷提高，焦炭的發(fā)熱劑、還原劑作用部分地被噴吹煤粉所代替，同時由于焦比的下降，焦炭在高爐內的負荷加重，其所發(fā)揮的料柱骨架作用在冶煉過程中顯得越來越重要。

3高爐煉鐵對焦炭質量的要求

3.1化學成分

焦炭在高爐煉鐵中作為氧化與還原反應的還原劑，并且為還原鐵的反應提供能量，因為要格外注重焦炭的這一作用，其中，焦炭中固定碳的含量決定了焦炭的這一性能，所以在對焦炭進行選擇時，要選擇固定碳含量較高而灰分含量低的焦炭，因為灰分成分決定了焦炭的強度，對堿金屬的碳融反應等有催化作用，為避免顆粒出現(xiàn)較多裂痕，要控制灰分的含量，并且焦炭的揮發(fā)性能也要控制，選擇不易揮發(fā)的焦炭。

3.2粒度

參與煉鐵的焦炭還需要對其粒度進行嚴格地檢測，通常來說工作人員所選取的焦炭粒度大約在45mm左右，不同焦炭之間的粒度需要盡可能地保持均勻性和一致性，對于粒度超過75mm的焦炭而言，其在煉鐵過程中極容易出現(xiàn)破裂的情況，焦炭在破裂瞬間會產生大量的粉末，而這些粉末會導致高爐內部的透氣性下降，高爐內外的壓力差逐漸增加，最終會影響煉鐵的效果和質量，因此工作人員需要加強對焦炭物質的粒度控制，以求達到最佳的煉鐵效果。

3.3冷態(tài)機械強度

一般采用焦炭的抗碎強度M₄₀和耐磨強度M₁₀作為衡量指標。要求M₄₀高，它反映的是焦炭的裂紋情況，即抗機械沖擊能力，與焦炭在高爐中保持塊度能力密切相關。要求M10低，它反映的是焦炭的焦體強度，即焦炭耐磨損能力，與高爐中焦炭的粉化性能密切相關。焦炭的冷態(tài)機械強度決定著高爐內塊狀帶的透氣性和爐況的順行程度。

3.4高溫性能

高溫性能指的是焦炭耐高溫的能力，具體表現(xiàn)為焦炭在高溫狀態(tài)下與二氧化碳進行氧化還原反應的能力，相關的指標衡量分別為的塊焦反應性及反應后強度。另外高溫性能也指焦炭在高溫下對堿侵蝕的提抗能力，反應了焦炭的高溫強度。焦炭在高溫狀態(tài)下的性能表現(xiàn)直接影響了焦炭在反應過程中的利用率，因此要格外注意。

4產生影響

（1）高反應性、高強度質量的焦炭。有些研究人員則認為具有高反應性、高強度質量的焦炭有利于提高煉鐵生產作業(yè)的效率和質量，這些研究人員的觀點所承載的主要理論依據(jù)是因為就有高反應性的焦炭可以在降低高爐內部溫度的同時在很大程度上提高該高爐內部化學反應的效率，并且通過這種方式來降低煉鐵生產作業(yè)中的含煤比率和含焦炭的比率，同時還可以有效地降低工作人員在進行高爐煉鐵的過程中所排放出的一些對周圍環(huán)境有一定污染性的二氧化碳，不利于生態(tài)環(huán)保，因此這些研究人員認為高反應性、高強度質量的焦炭有利于促進高溫煉鐵生產作業(yè)的順利進行。（2）低反應性、高強度質量的焦炭。有些研究人員認為具有低反應性、高強度質量的焦炭有利于提高煉鐵生產作業(yè)的效率和質量，當焦炭自身的反應性偏低時，該煉鐵生產作業(yè)的初始溫度就會有著顯著地提升，并且伴隨著還原區(qū)域面積的逐漸擴大，高爐煉鐵反應內部的焦炭損失率就會有所下降，與此同時該焦炭又具有較高的反應強度，因此其還原性也得到了一定程度上的加強，有利于整個化學反應的高效率開展。相反，若反應初期階段的焦炭反應性偏高，而最初的反應溫度偏低，那么便會很容易出現(xiàn)焦炭與鐵礦石在發(fā)生還原反應的過程中生成大量的煤氣，容易導致煤氣外泄而產生浪費，不利于生產企業(yè)的經濟利益的提高。

5提高焦炭質量的技術措施

焦炭的質量是影響高爐煉鐵的主要因素，因此提高焦炭質量是對高爐煉鐵整體效率提升的有效措施。首先，高爐煉鐵中要對焦炭的結構進行改善，焦炭的結構直接影響焦炭的性能，并且關系到焦炭在高溫下的反應效率，對堿侵蝕的抗性，想要增加焦炭在整個反應過程中的反應性，可以在焦炭結構中增加惰性成分，而對反應強度的提升，可以通過加入焦粉或者是有等來實現(xiàn)。此外，焦炭也要降低焦炭中的灰分，避免灰分顆粒在反應過程中使焦炭的強度降低，并且對焦炭在爐內碳融反應起到一定的催化作用，而導致煉鐵產率降低。因此要對焦炭的灰分成分進行格外的注意，進行一定的指標檢驗，避免灰分成分的占比較多，從而對焦炭反應的煉鐵質量造成影響。在進行焦炭質量的提高時，也要跟隨時代的腳步，采用更為先進的新工藝技術，比如，干熄焦技術，這項技術由日本引進，在我國已經得到了一定的推廣和發(fā)展，此技術主要是針對焦炭的強度進行增加，最高能提升四個百分比，使焦炭的強度可以大幅度提升，并且也能改善焦炭自身的許多性能，比如高溫性能，抗堿侵蝕性能等，這項技術日益成熟，是主要提升焦炭質量的常用技術之一。

結語

長期以來，焦炭質量評價標準一直在不斷完善。選擇適當?shù)母郀t焦炭質量評價指標及其值的合理控制范圍，對于保證高爐順行和科學指導煉焦生產具有重要意義。目前，想要提高高爐煉鐵的生產率，降低生產成本，增加生產效益，從高爐煉鐵的原材料焦炭入手，是最為顯著的，焦炭質量可以有效影響高爐內的反應，提高鐵水的質量，為煉鐵工業(yè)帶了經濟效益，并且對于焦炭質量的改善也是促進環(huán)境發(fā)展的重要舉措，對工業(yè)發(fā)展來說，具有雙贏的結果。

參考文獻

[1]郭同來.高爐噴吹焦爐煤氣低碳煉鐵新工藝基礎研究[D].沈陽：東北大學，2015.

[2]郭文濤.焦炭微觀結構對其在高爐中反應行為與性能影響研究[D].北京：北京科技大學，2016.

[3]王旭.焦炭質量對高爐煉鐵的影響[J].上海金屬，2015.

（作者單位：河鋼邯鋼邯寶煉鐵廠）