深化焦炭质量研究采用工艺和配煤技术措施控制焦炭质量

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1、深化焦炭质量研究采用工艺和配煤技术措施控制焦炭质量孟庆波中钢集团鞍山热能研究院有限公司摘要：分析了焦炭在高炉中的行为，对焦炭质量提出再认识。指出捣固炼焦、CMC、CDQ及精细化配煤等技术可以改善和控制焦炭质量。关键词：焦炭质量精细化配煤捣固炼焦CMCCDQ1背景近5年来，中国炼铁工业高速发展，全国生铁产量从2005年的3.43亿吨，增长到2009年的5.43亿吨，增长了2.00亿吨，增幅达58.18%。在这5年期间，中国炼铁生产技术也取得了长足进展。5年来，重点钢铁企业平均高炉焦比下降38kg/t铁，喷煤比提高21kg/t铁，分别达焦比374kg/t，喷

2、煤比145kg/t。同3期，中国高炉的大型化步伐加快，目前，中国有1380多座高炉，其中大于1000m[1]的高炉有230座，大高炉中约有三分之一的高炉炼铁技术已达到国际水平。伴随炼铁工业的高速发展，中国炼焦工业也高速发展，全国焦炭产量从2005年的2.54亿吨，增长到2009年的3.55亿吨，增长了1.01亿吨，增幅达39.76%。焦炭质量有所提高，尤其是钢铁企业的焦化厂焦炭质量提高明显。同期，中国焦炉大型化速度明显加快，CDQ、捣固炼焦等技术迅速推广应用，为焦炭质量提高[2]和充分利用煤炭资源提供了技术支持。炼焦行业产量快速增加、焦炭质量稳步提高，基

3、本满足了高炉冶炼需求，同时也造成炼焦煤供应紧张，优质炼焦煤供应紧张的矛盾尤为突出。高炉大型化和较高技术经济指标的获得，要靠高质量焦炭作保障。大型宽炭化室焦炉，如7.63m焦炉，也需要配入较多的优质炼焦煤保障优质焦炭的生产。在有些钢铁企业的焦化厂，焦煤、肥煤配比已高达70～75%。2009年进口炼焦煤3300万吨，2010年[3]1～9月份，进口炼焦煤3353万吨。进口的炼焦煤主要弥补部分企业优质炼焦煤供应不足的问题，在部分地区进口炼焦煤降低了焦化企业的配煤成本。进口炼焦煤已成为部分焦化企业调剂品种、控制成本的补充手段。1在国家加快经济结构调整步伐，淘汰落

4、后产能，实现经济社会可持续发展，实行节能减排，低碳经济的大背景下，如何实现炼铁和焦化行业的协调发展，充分合理利用炼焦煤资源是摆在焦化和炼铁工作者面前现实和紧迫的任务。2加强高炉炼铁对焦炭质量要求的研究，使焦化生产更具目的性2.1焦炭在高炉内行为焦炭是高炉炼铁必须的原，燃料。其质量高低直接影响高炉冶炼的技术经济指标。焦炭在高炉内的作用有：热源；还原剂；渗碳剂；料柱骨架等。焦炭中除不足1%的碳随高炉煤气逸出，其余全部消耗在高炉中，其大致比例为：风口燃烧55%～65%，料线与风口间碳溶反应25%～35%，生铁渗碳7%～10%，其他元素还原反应及损失2%～3%。

5、随着高炉冶炼焦比的降低，风口辅助燃料喷吹量的加[4]大，焦炭在风口燃烧的比例相对减少，而消耗于碳溶反应比例增加。[5]图1根据大量文献资料的研究，总结出在高炉内焦炭自上而下的过程中产生粉化的主要因素：机械冲击和磨损；碳溶损反应；碱浸蚀；高温热力；风口高速鼓风破坏。高炉内焦粉消耗主要因素有三个：碳溶损反应；渗碳反应；焦炭与炉渣反应。当产生的焦粉与消耗的焦粉二者平衡没有焦粉聚集时，高炉即可顺行。[5]图1高炉内典型温度分布及焦粉产生和消耗可能机理因此，焦炭应具有较高的冷态强度，以抵抗焦炭在在块状带下降过程中受到的机械冲击和磨损；焦炭还应具有较高的热态强度，以

6、保证焦炭在风口区上部因碳溶反应消耗碳25%～35%时有足够的强度和块度，及在更高温度的死料柱区、2风口区保持一定的粒度和强度。2.2对现有焦炭质量指标的再认识焦炭的灰、硫对于炼铁生产是有害杂质，希望其尽可能低。但受煤资源自身条件限制，并不是所有炼焦煤都能通过洗选使其降到较低的水平。因此，根据炼铁生产的具体情况和企业的煤资源状况制定合理的焦炭灰、硫指标是充分利用煤炭资源、降低生产成本的重要措施。对焦炭灰、硫的精确控制，是实现充分、合理利用煤炭资源重要技术措施之一。焦炭冷态机械强度是焦炭质量的重要指标，也是焦炭热强度的基础。焦炭冷态机械强度测定方法主要有：米

7、库母转鼓测定法（M40、M10）、伊尔什转鼓测定法150（I40、I10）、ASTM转鼓测定法（Stability、Hardness）、JIS转鼓法（DI15）等。我国普遍采用的米库母转鼓法，M40指标反映焦炭的裂纹情况，即抗机械冲击能力，与焦炭在高炉中保持块度能力有一定关系；M10指标反映焦炭焦体强度，即焦炭耐磨损能力，与高炉中焦炭的粉化性能有关。随着焦炭生产采用CDQ、捣固炼焦等技术措施及焦炭质量不断提高，焦炭冷态强度用米库母转鼓100转测定法与用伊尔什转鼓500转测定法和ASTM转鼓1400转测定法相比，区分能力低。应开展焦炭冷态机械强度测定方法的

8、比较研究，探讨更好评价焦炭冷态机械强度的测定方法。焦炭冷态机械强度取决于配煤质量