加强炼铁与炼焦合作研究降低炼铁燃料成本

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1、http://www.gtjia.com加强炼铁与炼焦合作研究降低炼铁燃料成本孟庆波(中钢集团鞍山热能研究院有限公司炼焦技术国家工程研究中心，辽宁鞍山114044)摘要分析了高炉冶炼对焦炭质量的要求，总结了改善焦炭质量的主要技术措施，指出高炉冶炼与焦炭质量应相互协调，提出了半焦(兰炭)与捣固焦炭配合进行高炉炼铁的新技术，为炼焦煤资源合理使用及降低炼铁燃料成本提供了技术途径。关键词焦炭质量；半焦；兰炭；捣固焦炭；高炉炼铁1前言中国钢铁生产的持续高速增长推动了炼焦生产的高速度发展。国家统计局数据显示，2011年，全国粗钢和生铁产量分别达到6．84亿吨和6．30亿吨，同比分别增长7．3％和

2、8．4％；焦炭产量4．28亿吨，同比增长11．8％，其中冶金焦炭约4亿吨，占93．5％[1]。中国炼焦行业为炼铁行业提供了数量充足的冶金焦炭。伴随钢铁生产的持续高速增长，中国的大型高炉建设速度加快，高炉冶炼技术指标不断提高，对焦炭质量的要求也越来越高。这导致炼焦配煤的焦肥煤比例不断提高，配煤成本明显提高。由于钢铁和焦化产能严重过剩，钢铁和焦炭价格下滑，加之铁矿石和炼焦煤价格高位徘徊，导致钢铁和焦化企业盈利空间被大幅度压缩，亏损面迅速扩大。因此，降低炼铁原料成本是解决问题的重要途径。炼铁和炼焦工作者应共同努力降低炼铁燃料成本。2高炉冶炼对焦炭质量的要求焦炭是高炉冶炼的主要原燃料之一，在

3、高炉冶炼过程中起发热剂、还原剂、渗碳剂和料柱骨架作用。随着高炉冶炼技术的进步，喷煤量不断提高，焦炭的发热剂、还原剂功能部分地被喷吹煤粉所代替，由于焦比的下降，其料柱的骨架作用更加突出。因此，焦炭应具有一定的冷态强度和热态性能保证高炉冶炼顺行。20世纪60年代的高炉解剖证明焦炭在高炉内的劣化主要发生在高炉的炉腰、炉腹处，即温度为900～1300％左右的软融带部位。在软融带，随着焦炭溶损率增加，气孔变大、孔壁变薄、气孔融并，导致焦炭结构破坏和强度急剧下降，耐磨性显著降低。多年来，人们一直认为经过这个部位的焦炭被破坏的程度不仅影响高炉上部透气性和炉况顺行，而且影响高炉下部和死料柱的透液性及

4、炉缸工作状况。为了模拟高炉内焦炭抵抗溶损破坏能力，世界各国先后研发了高炉用焦的块焦或粒焦反应性及反应后强度检测技术和标准[2，3]，其中使用最广泛的是起源于日本新日铁的块焦反应性(CRI)及反应后强度(CSR)试验。炼铁工作者似乎已习惯采用CRI与CSR作为分析和判断料柱透气(液)性和炉况顺行的重要依据，炼焦工作者也依据该指标改进炼焦技术[4，5]。但直至今日，并没有找到CRI及CSR与高炉实际操作之间的明确对应关系。事实上，在追求低CRI及高CSR焦炭的同时，对于2000m3以上的高炉，世界各国不同家厂规定的CRI和CSR范围相互之间有较大的差别[3]。在国内，CRI及CSR相差很

5、大的焦炭(见表2—1)实际上却在不同的大型高炉上使用，并没有引起高炉冶炼指标的明显差异。因此，有许多研究者对于焦炭的CRI和CSR指标持不同观点，一些研究者对CRI及CSR的科学性表示怀疑[3，6—8]。MariaLundgre等人对比研究了在试验高炉冶炼状态下和CSR／CRI试验条件下焦炭的反应性。试验高炉中焦炭的强度与反应性试验焦炭的强度没有对应关系，且试验高炉中焦炭强度明显高于反应性试验的强度。试验高炉中焦炭的反应主要发生在焦炭表明，而反应性试验的焦炭反应却可以深入焦炭内部。说明二者反应的控速环节不同，反应性试验是化学反应动力学控制，高炉中焦炭反应是扩散控制[9]。http:/

6、/www.gtjia.com作者认为，高炉中焦炭从炉顶到底部风口经历了温度逐渐升高和上升气体的碳溶损失反应及碱金属、炉渣等的侵蚀，与焦炭反应性的测定条件差距巨大。焦炭在高炉中的碳溶损失不仅受焦炭质量的影响，更受高炉冶炼条件一热平衡、间接还原与直接还原比值等因素的共同影响，碳溶损失一般在25％～35％之间。采用固定反应失重(25％)的方法测定焦炭反应后强度会明显影响对焦炭质量的评价，见表2．1。这5种大型高炉(2000m3以上)用焦的CSR指标差距明显，但失重25％时的CSR25％—off差距明显变小，且该5种焦炭均能在2000～4400m3的高炉正常使用。焦炭冷态机械强度是焦炭质量的

7、重要指标，也是焦炭热强度的基础。焦炭的反应后强度CSR与反应性CRI一般具有反比关系，反应后强度CSR越高的焦炭，其反应性CRI越低。为得到这种“高质量的焦炭”，在炼焦工艺条件固定情况下，一般只能通过增加优质焦煤配入量来实现。追求过高的冷、热态强度指标会造成稀缺的优质炼焦煤资源的过多消耗和配煤成本升高。高炉内焦炭溶损反应：一是发生在风口，将焦炭完全燃烧产生的CO2转化为CO；二是发生在高炉下部的高温区，将铁氧化物间接还原(FeO+CO=Fe+CO2)产生的