秦建成, 籍躍華, 王 力, 沈洪流
(蕪湖新興鑄管有限責任公司, 安徽 蕪湖 241000)
焦炭是重要的冶金能源,在高爐煉鐵過程中起著重要作用,焦炭質(zhì)量的好壞,尤其是熱性能指標的好壞,對高爐順行和高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟指標具有較大的影響,研究表明焦炭中某些礦物質(zhì)對焦炭-CO2反應具有抑制作用,它能使焦炭表面反應活性中心減少,氣體擴散到微氣孔和過渡孔中的阻力增大,而對反應有明顯的抑制作用,從而降低焦炭的反應性和提高反應后強度。目前重慶路牛公司的焦炭改性劑就是通過提高此類礦物質(zhì)的含量,達到提高焦炭熱性能,降低入爐焦比的目的。蕪湖新興鑄管引用了此項技術(shù),并進行了工業(yè)性實驗對比,實踐比較驗證了此項技術(shù)的效果。
實驗分兩部分進行,第一部分靜態(tài)實驗,通過浸泡焦炭改性劑進行熱反應性能對比;第二部分改性劑使用與不使用情況下,高爐指標對比,實際比較加入與未加入焦炭改性劑的情況下對高爐指標的影響。
1.1.1 試驗方法
按照《GBT 4000—2008 焦炭反應性及反應后強度試驗方法》,利用焦炭熱強度檢驗使用的電爐,模擬焦炭在高爐爐內(nèi)燃燒和反應原理,測量反應后焦炭剩余質(zhì)量,計算焦炭熱強度和焦炭熱反應性。本次實驗使用馬鋼質(zhì)檢所加工后焦炭樣球,對鈍化劑浸泡和泡鈍化劑未浸泡過的焦炭樣球進行試驗對比。
1.1.2 實驗設備
1)鐵質(zhì)紗網(wǎng)。軟質(zhì)金屬鐵質(zhì)紗網(wǎng),保證有一定溫度的焦炭樣球在鈍化劑料罐中進行有效接觸。
2)烘箱??勺孕性O定溫度時間,對試樣殘留水分進行有效烘干。
3)電爐/馬弗爐。通過緩慢1 h 升溫,將焦炭樣球加熱到放焦溫度標準約150~200 ℃,模擬實際生產(chǎn)的溫度。
1.1.3 實驗步驟
1)使用細紗網(wǎng)包裹已經(jīng)加熱好的焦炭樣球,在鈍化劑料罐中浸泡15 min,之后取出樣球自然風干。
2)焦炭樣球,按照實際運行情況入爐,在常溫環(huán)境靜置4~5 h 后(模擬實際作業(yè)環(huán)境及流程),之后使用烘箱烘干,入爐進行檢測。
3)烘干后取200 g 樣球放入熱反應性試驗裝備,按照《GBT 4000—2008 焦炭反應性及反應后強度試驗方法》進行檢測,整個檢測過程大約需要3~4 h。
1.1.4 測定結(jié)果
按照實驗方法,對浸泡改性劑的焦炭前后熱性能對比,其浸泡后熱強度、熱反應性數(shù)據(jù)有明顯改善,熱強度性能提高5%~10%,見表1。
表1 焦炭改性劑浸泡焦炭實驗數(shù)據(jù)對比 %
1.2.1 實驗方法
選在蕪湖新興3號高爐進行,該高爐容積1280 m3,爐況穩(wěn)定。實驗時間從2018年2月底到2018年3月,對期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)入爐焦比和燃料比進行跟蹤。
1.2.2 實驗要求
1)高爐的配礦結(jié)構(gòu)微調(diào),原則上變動不大。品位保持穩(wěn)定在57.5%左右,波動范圍小于0.2%。
2)焦炭、燒結(jié)礦的配比不進行大的變動,保持成分和質(zhì)量穩(wěn)定。
3)高爐操作,按照正常爐溫控制進行,平均爐溫水平w[Si]=0.4%左右。
4)出現(xiàn)設備、生產(chǎn)影響的天數(shù)扣除。
1.2.3 焦炭改性劑的加入方法
因焦炭改性劑噴灑焦炭需要一定的侵泡時間,但在焦炭運輸?shù)礁郀t途中,實際無法做到有效地侵泡,因此在改性劑加入過程中,采用了延長焦炭和改性劑接觸時間的方法。因此在高爐礦槽上部的焦炭運輸皮帶的下料斗,安裝了噴淋裝置頭,在地面通過攝像頭進行操作,當焦炭運輸皮帶進行打料時,立刻開動焦炭改性劑的噴淋裝置,這樣焦炭改性劑噴淋到運輸?shù)慕固可?,隨皮帶一起進入高爐礦槽,高爐礦槽里面延長了焦炭改性劑和焦炭的接觸時間,最大程度地讓焦炭改性劑的化學作用得到最大發(fā)揮,預計接觸停留時間在4~5 h。
另焦炭改性劑價格較高,為保證經(jīng)濟效益合理,噴灑量按照與焦炭量的比值控制在1.2‰以內(nèi)。焦炭改性劑加入方法見圖1。
圖1 焦炭改性劑噴灑示意圖
1.2.4 實驗結(jié)果
通過使用改性劑和不使用改性劑進行對比,實際焦比(焦丁+焦比)在不加入改性劑的情況下多6 kg,燃料比在不使用改性劑的情況下多5 kg,見表2。
表2 使用改性劑與不使用改性劑高爐指標對比表 kg/t
1)焦炭改性劑在靜態(tài)實驗狀態(tài)下,改善焦炭的熱性能明顯,可提高熱性能5%~10%。
2)在實際生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)中,焦炭改性劑確實起到降低入爐焦比的作用,可降低入爐焦比6 kg,燃料比5 kg 左右,經(jīng)濟性明顯。