湖北省還原劑焦炭市場(chǎng)應(yīng)用
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高爐冶煉早期以木炭為主，而后使用了無(wú)煙煤，再到后來(lái)的高爐幾乎都使用焦炭做燃料，并使用噴吹技術(shù)，從風(fēng)口噴吹的燃料已占全部燃料用量的10—30%，有的達(dá)到了40%，用作噴吹的燃料主要有無(wú)煙煤和天然氣。
一、焦炭在高爐中的作用
焦炭在高爐中有一下幾個(gè)方面的作用： 1.發(fā)熱劑：焦炭在風(fēng)口前燃燒放出熱量而產(chǎn)生高溫，它使高爐內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行，并使渣、鐵熔化。高爐冶煉所消耗的熱量70—80%是由焦炭燃燒來(lái)提供的。 2.還原劑：焦炭中的固定碳C和它燃燒后產(chǎn)生的CO、H2與鐵礦石中的各級(jí)氧化物反應(yīng)后，將鐵還原出來(lái)。鐵礦石還原所需的還原劑幾乎全部由燃料所供給。 3.料柱骨架：高爐內(nèi)的鐵礦石和熔劑下降到高溫區(qū)時(shí)，全部軟化并熔化成液體，而焦炭則既不軟化也不熔化，所以它可以作為高爐內(nèi)料柱的骨架來(lái)支撐上部的爐料。焦炭在高爐料柱中約占整個(gè)體積的三分之一至二分之一，焦炭又是多孔的固體，同時(shí)它又起著改善料柱透氣性的作用。
二、焦炭的物理性質(zhì)
焦炭的物理性質(zhì)包括機(jī)械強(qiáng)度、篩分組成和氣孔度等，其中最主要的是機(jī)械強(qiáng)度。 1.機(jī)械強(qiáng)度 焦炭的機(jī)械強(qiáng)度主要是指焦炭的耐磨性和抗沖擊的能力，其次是抗壓強(qiáng)度。它是重要的質(zhì)量指標(biāo)。焦炭的機(jī)械強(qiáng)度對(duì)高爐冶煉十分重要：若機(jī)械強(qiáng)度不好，在焦炭運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中和在爐內(nèi)下降的過(guò)程中，由于爐料與爐料之間、爐墻之間相互摩擦擠壓，會(huì)導(dǎo)致焦炭破裂而產(chǎn)生大量的粉末，在高爐冶煉過(guò)程中，這些粉末將滲入初渣中，增加初渣的粘度，降低了初渣的流動(dòng)性，增加了煤氣通過(guò)初渣帶上升的阻力，最終造成爐況不順，爐缸堆積，風(fēng)口燒壞等事故。 目前我國(guó)各廠測(cè)定焦炭強(qiáng)度的方法是轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)。轉(zhuǎn)鼓的測(cè)定有兩種：大轉(zhuǎn)鼓和小轉(zhuǎn)鼓。以小轉(zhuǎn)鼓為好。 小轉(zhuǎn)鼓是由鋼板制成的無(wú)穿心軸的密封圓筒轉(zhuǎn)鼓，鼓內(nèi)徑和鼓內(nèi)寬皆為1000mm，鼓壁厚6—8mm，內(nèi)壁每隔90度焊角鋼（100*50*10mm）一塊，共焊接四塊。試驗(yàn)時(shí)取50公斤大于60mm的焦炭試樣裝入鼓內(nèi)，以25轉(zhuǎn)每分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)完后用直徑40mm和直徑10mm的圓孔篩篩分，以大于40mm的焦炭占焦炭試樣的重量百分?jǐn)?shù)作為破碎強(qiáng)度指標(biāo)，以小于10mm的焦炭占焦炭試樣的百分?jǐn)?shù)作為耐磨強(qiáng)度指標(biāo)。對(duì)于中型高爐用焦炭M40在60—70%，大型高爐M40在75%以上。M10均應(yīng)小于9%為好。 焦炭的抗壓強(qiáng)度一般在9.81—14.71MPA，而高爐爐缸的實(shí)際壓力只有0.294—0.490MPA，但焦炭在爐內(nèi)高溫作用下，強(qiáng)度會(huì)有明顯的降低并產(chǎn)生碎裂。 由于焦炭的強(qiáng)度指標(biāo)是在常溫、無(wú)化學(xué)作用的情況下測(cè)定的，所以它不能真正代表焦炭在高爐內(nèi)的實(shí)際強(qiáng)度，因此鑒定焦炭的強(qiáng)度（特別是高溫下的強(qiáng)度）的合理方法尚待進(jìn)一步研究。 2.篩分組成 焦炭的篩分組成是用篩分試驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)量焦炭的粒度組成，計(jì)算各級(jí)粒度焦炭重量與焦炭總量的百分比。 高爐大量使用熔劑性燒結(jié)燒結(jié)礦以來(lái)，礦石的粒度普遍降低，使焦炭和燒結(jié)礦間的粒度差別擴(kuò)大，這很不利于料柱透氣性的改善。實(shí)踐證明在大、中型高爐上使用25—40mm的中塊焦炭是可行的。從焦炭生產(chǎn)方面來(lái)看：在焦炭產(chǎn)品中，25—40mm的中塊焦炭?jī)H占14—15%，所以，適度降低入爐焦炭的粒度對(duì)于合理利用焦炭也是一項(xiàng)有意義的措施。3.氣孔度 焦炭的氣孔度表示在全部焦炭體積中氣孔所占的體積百分?jǐn)?shù)。 高爐冶煉用焦炭的氣孔度大約在45—53%之間。氣孔度高可以改善焦炭的反應(yīng)性能，但過(guò)高時(shí)氣孔壁薄，會(huì)影響焦炭的強(qiáng)度，目前對(duì)冶金焦炭的氣孔度還沒(méi)有具體要求。
三、焦炭的化學(xué)性質(zhì)
焦炭的化學(xué)性質(zhì)通常是以焦炭的工業(yè)分析來(lái)表示的。工業(yè)分析的內(nèi)容包括：固定碳、灰分、硫分、揮發(fā)分和水分的含量，除水分外其它組成均以干焦基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算。 1.固定碳和灰分 焦炭中固定碳含量應(yīng)盡量高，灰分含量應(yīng)盡量低。這是因?yàn)榻固恐械墓潭ㄌ己坑?，焦炭的發(fā)熱量愈大，還原劑愈多，愈有利于降低焦比。焦炭中固定碳的含量的高低，主要影響來(lái)自灰分。固定碳的含量一般通過(guò)計(jì)算方法求得： C（固定）＝100—（灰分+揮發(fā)分+有機(jī)物） 焦炭中的灰分不僅對(duì)固定碳含量影響較大，而且會(huì)導(dǎo)致焦炭的耐磨強(qiáng)度降低，粉末增加?；曳值闹饕煞质撬嵝缘?/span>SIO2和AL2O3,它們約占灰分總量的80%以上，灰分增加勢(shì)必導(dǎo)致熔劑耗量和渣量的增加，使焦比升高，產(chǎn)量下降。 2.硫和磷 在高爐冶煉中，有80%左右的硫是由焦炭帶入的，因此降低焦炭中的含硫量對(duì)降低生鐵含硫起著很大的作用?？刂泼旱暮蛄亢秃线m的配煤比是控制焦炭含硫量的基本途徑。焦炭中一般含磷很少。 3.揮發(fā)分 揮發(fā)分是煉焦過(guò)程中未分解揮發(fā)完的有機(jī)物質(zhì)，主要是碳、氫、氧及少量的硫和氮。當(dāng)焦炭進(jìn)入高爐再次加熱到850—900攝氏度以上時(shí)，就以H2、CH4、N2等氣體形式揮發(fā)出來(lái)。揮發(fā)分本身對(duì)進(jìn)入高爐冶煉并無(wú)影響，但它是一個(gè)表示焦炭成熟程度的指標(biāo)。正常情況下?lián)]發(fā)分的含量一般在0.7—1.2%之間，含量過(guò)高的焦炭不夠成熟，夾生焦多，這種焦炭強(qiáng)度差，進(jìn)入高爐后易碎裂產(chǎn)生粉末，影響料柱透氣性。而含量過(guò)低則表示結(jié)焦過(guò)大，這種焦炭裂紋多，極脆，對(duì)高爐冶煉不利。 4.水分 焦炭中的水分是在打水熄焦時(shí)滲入的，通常為2—6%。焦炭中的水分在高爐上部即可蒸發(fā)完畢，對(duì)高爐冶煉沒(méi)有影響。但要求焦炭中的水分含量穩(wěn)定，因?yàn)榻固慷际前粗亓咳霠t的，水分的波動(dòng)必定會(huì)引起干焦量的波動(dòng)，終于導(dǎo)致?tīng)t缸熱制度的波動(dòng)。
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