論滿足包鋼高爐強(qiáng)化冶煉的冶金焦研究

摘 要：隨著近幾年來我國包鋼高爐冶煉技術(shù)不斷強(qiáng)化提高，其入爐焦比呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，同時噴煤比例大幅度提高，由此可見作為高爐冶煉的主要燃料冶金焦的質(zhì)量是極其重要的。但是目前冶金焦的質(zhì)量還不能滿足包鋼高爐冶煉生產(chǎn)指標(biāo)的需求，通過與爐容2200m3級的高爐所使冶金焦質(zhì)量的指標(biāo)分析可以看出，冶金焦的質(zhì)量由于硫分以及焦炭灰分較高的原因還比較差，因此文章將對滿足包鋼高爐強(qiáng)化冶煉的冶金焦質(zhì)量進(jìn)行分析及研究，旨在提高包鋼高爐冶煉的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：包鋼高爐；強(qiáng)化冶煉；冶金焦；研究

前言

煙煤在完全隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經(jīng)過干燥、熔融、固化、粘結(jié)、熱解及收縮等階段最終冶煉成焦炭，這一過程稱之為高度煉焦也稱為高溫干餾。冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦與有色金屬冶煉用焦的總稱。由于90%以上的冶金焦均用于高爐冶煉，因此也可以把高爐焦稱作冶金焦。

1 焦炭質(zhì)量為高爐冶煉質(zhì)量帶來的影響

1.1 焦強(qiáng)帶來的影響

焦炭在高爐內(nèi)的運(yùn)動模式是由上向下的，焦強(qiáng)度取決了冶煉粉末的數(shù)量。（1）在爐內(nèi)所滯留的熔融物較多可以導(dǎo)致滴落帶的氣流阻力明顯增大；（2）因為塊狀帶增大阻力，致使高爐內(nèi)塵損失增加；（3）在軟熔帶的焦層內(nèi)粉焦多[1]，煤氣再分部受到影響；（4）高爐中心不開，爐缸關(guān)閉，冶煉物不具備較強(qiáng)的流動性，使?fàn)t缸內(nèi)粉焦堆積過多；（5）高爐風(fēng)口區(qū)由于高度較高，深度變小，滲透性較低，致使冶煉物的鐵水或鐵渣堆積，可將風(fēng)口燒壞或灌渣。焦質(zhì)的好壞決定了高爐內(nèi)上部氣流分布情況以及下部風(fēng)壓的高低，爐內(nèi)熱交換、順行都會受到極大的影響，從而導(dǎo)致高爐生產(chǎn)指標(biāo)的好壞。

1.2 焦灰?guī)淼挠绊?/p>

焦灰在高爐煉焦的過程中不能完全熔融，因此不利于焦炭中各組織進(jìn)行粘結(jié)，增加冶煉裂紋的數(shù)量降低了冶煉的強(qiáng)度。在灰分中各元素的熱膨脹度是不同的，灰分會粉化以及碎裂?；曳种泻械膲A金屬氧化物在焦炭氣化過程中形成催化作用，同時焦灰也是高爐爐渣的主要來源成分，從而焦灰度高不利于高爐冶煉的生產(chǎn)指標(biāo)。

1.3 焦硫帶來的影響

焦硫是以硫化物以及硫酸鹽的形態(tài)存在于焦灰之中的，其中大部分成分會以硫碳復(fù)合物的形態(tài)來與爐內(nèi)的焦質(zhì)結(jié)合緊密，也作為高爐內(nèi)焦硫的主要來源，同時還是導(dǎo)致冶煉生鐵含硫量高的主要因素。

2 提高冶金焦質(zhì)量的策略研究

提高冶金焦的質(zhì)量是提高高爐冶煉生產(chǎn)指標(biāo)的重要途徑，要想提高冶金焦的質(zhì)量首先要結(jié)合包鋼的實際廠情，并對問題進(jìn)行逐項解決。（1）在對包鋼的原煤配比情況進(jìn)行分析后我們可以發(fā)現(xiàn)，包鋼煉焦煤的質(zhì)量是影響冶金焦質(zhì)量的直接因素，因此要確保配合煤要具備良好的結(jié)焦性以及強(qiáng)度充足的粘結(jié)性，對配煤的粒度要掌握好，在裝入炭化室之前要盡量壓實；（2）包鋼目前采用的熄焦工藝為濕法熄焦與干法熄焦，通過研究我們可以發(fā)現(xiàn)，干法熄焦相比濕法熄焦提升M40達(dá)到3%-5%，同時還可以使M10有效降低0.3%-0.8%，使焦炭塊度均勻程度增加。在包鋼的冶金焦過程中，其焦炭所含的硫分以及灰分都呈現(xiàn)較高的狀態(tài)，說明配合煤內(nèi)的硫分和灰分度較為偏高。正常情況下，配合煤的全焦率應(yīng)該達(dá)到70%-80%，焦炭灰分要達(dá)到配合煤灰分的1.3-1.4倍，焦炭內(nèi)的硫分要成為配合煤內(nèi)硫分的0.8-0.9倍。由此數(shù)據(jù)可見，包鋼配合煤的灰分大于9%，硫分大于0.72%，只有將這兩項有效進(jìn)行降低，才能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的焦炭質(zhì)量指標(biāo)，從而提升高爐冶煉的生產(chǎn)指標(biāo)。

2.1 以原燃料條件為前提制定合理操作制度

在冶金焦的熔融中，要想使各項焦炭的質(zhì)量達(dá)標(biāo)從而提升冶金焦的質(zhì)量，首先要從原燃料的選擇進(jìn)行入手。包鋼的地理位置相對較好，處于煤海之中，在原燃料選擇方面有一定的資源優(yōu)勢。由于上文數(shù)據(jù)分析中我們可以看出，包鋼的焦炭質(zhì)量還比較差，因此在選取原燃料的時候要盡量采用低灰、低硫以及結(jié)焦性能良好的優(yōu)質(zhì)燃料煤。有些廠商會將煤進(jìn)行參假或混配，從而致使煤的質(zhì)量難以得到保證。在選擇煤的過程中，要制定完善的檢查流程[2]，對煤的質(zhì)量抽查并嚴(yán)格進(jìn)行控制，降低煤預(yù)報的滯后度，加強(qiáng)配煤的準(zhǔn)確性，可根據(jù)巖相等標(biāo)準(zhǔn)來嚴(yán)格判斷廠商供煤的質(zhì)量好壞，不能因成本問題忽視對煤的品質(zhì)把關(guān)，要嚴(yán)格控制煤的質(zhì)量來進(jìn)行采購工作。

另一方面，要根據(jù)煤料的條件，以維持高爐冶煉生產(chǎn)進(jìn)度為目標(biāo)，根據(jù)不同煤料的質(zhì)量條件采取相應(yīng)的冶煉操作措施。同時要對鼓風(fēng)的參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，將燃燒溫度控制在適宜的范圍之內(nèi)，并加強(qiáng)控制風(fēng)速。對高爐工長的培養(yǎng)也要加強(qiáng)力度，才能更好地控制風(fēng)量以及噴煤量，從根本上保證高爐冶煉的生產(chǎn)指標(biāo)。

2.2 在熔融之前將原料整粒工作做好

在高爐冶煉中焦炭的粒度是非常重要的，同時也是焦炭篩分組成的重要部分。過去我國對于焦炭粒度的要求為：大高爐（1300-2000立方米）的焦炭粒度要大于30毫米，中小高爐的焦炭粒度大于20毫米。但經(jīng)過包鋼的不斷實踐研究，發(fā)現(xiàn)焦炭粒度控制在30-60毫米最好，大于80毫米的焦炭要及時進(jìn)行整粒，控制其粒度范圍變化，使焦炭塊度平均，使空隙加大阻力減小，從而使?fàn)t況運(yùn)行良好。對焦炭塊要進(jìn)行合理的布料措施，對于焦炭開始溶損前的礦石還原率要盡量提高，減少溶損反應(yīng)發(fā)生后的二氧化碳供氧量，可有效使焦炭溶損率降低，確保軟熔帶以及滴落帶的焦炭熱強(qiáng)度。

2.3 加強(qiáng)對高爐內(nèi)堿、硫負(fù)荷的控制

采取排堿、脫硫等有效的措施來降低爐內(nèi)焦炭氣化反應(yīng)的速度，要加強(qiáng)對高爐內(nèi)堿、硫負(fù)荷循環(huán)量的監(jiān)控，可以從對加強(qiáng)煤巖質(zhì)量檢測的力度控制入手。在指導(dǎo)煉焦配煤的時候要對工長進(jìn)行完整科學(xué)的技巧培養(yǎng)，加強(qiáng)其煉焦配煤的能力，使其可以有效預(yù)測出焦炭質(zhì)量。對于焦炭質(zhì)量進(jìn)行考量的過程中，要對焦炭的冷強(qiáng)度、熱態(tài)性能、粒度以及化學(xué)成分組成等方面進(jìn)行全方面綜合評述，其中任何一方面的變化都是造成焦炭質(zhì)量波動的重要因素。操作者在冶煉進(jìn)行時要對爐內(nèi)的焦炭變化進(jìn)行嚴(yán)格把控，爐內(nèi)原燃料若出現(xiàn)質(zhì)量波動，就要根據(jù)高爐條件來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控以及變動。

2.4 合理利用中心加焦技術(shù)

有效確保冶金焦的質(zhì)量提升可以在冶煉焦炭的過程中采用中心加焦技術(shù)[3]，可有效降低高爐上部塊狀帶的透氣性，使軟熔帶趨于倒V型的合理分布狀態(tài)，增加高爐接受風(fēng)量的能力。如焦炭質(zhì)量大幅度波動，或高爐緊急休風(fēng)等情況出現(xiàn)，還可以很大程度上降低高爐失常的幾率。其次實施中心加焦技術(shù)還可以加快爐缸死料柱的置換速度，有效改善爐缸的透氣透液性，延長爐缸的壽命并同時減少爐缸內(nèi)鐵水的環(huán)流效應(yīng)，還可以為高爐擴(kuò)大礦批、降低焦比，為高煤比提供穩(wěn)定的技術(shù)支撐。最后在中心加焦技術(shù)實施的過程中，可有效使高爐內(nèi)的中心氣流流動旺盛，使中心氣流的排鋅能力顯著提升，進(jìn)而有效緩解因鋅富集給高爐順行所帶來的負(fù)面影響。

3 結(jié)束語

通過本文對冶金焦質(zhì)量提升的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，冶金焦的質(zhì)量是決定包鋼高爐冶煉生產(chǎn)指標(biāo)的重要因素。要想有效提高冶金焦的質(zhì)量首先要對煉焦工藝進(jìn)行改進(jìn)，將焦?fàn)t作業(yè)保持穩(wěn)定，對配煤的質(zhì)量及要求要采取嚴(yán)格的把關(guān)、控制措施，以便為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冶金焦打下堅實基礎(chǔ)。另一方面，對于冶煉操作工人的要進(jìn)行嚴(yán)格的要求，對高爐值班工長進(jìn)行定期的培訓(xùn)，提升其冶煉操作的技術(shù)水平，對焦炭的劣化要嚴(yán)格抑制。相信在不斷提升冶金焦質(zhì)量的努力之下，包鋼高爐冶煉的生產(chǎn)指標(biāo)可以達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄔虎林.進(jìn)一步強(qiáng)化包鋼高爐冶煉的冶金焦質(zhì)量探討[J].包鋼科技，2006，01：1-3.

[2]周飛雄.冶金焦質(zhì)量及其對高爐冶煉的影響[J].煉鐵技術(shù)通訊，1999，10：2-4.

[3]劉德軍，冶金焦的本質(zhì)特性與現(xiàn)代高爐冶煉的對應(yīng)關(guān)系[J].鋼鐵，2016，10：3-5.

作者簡介：賈輝君（1989，01-），男，本科，畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)冶金工程專業(yè)，助理工程師，研究方向：煉鐵。