提高焦炭质量的一些措施
摘要：随着高炉的大型化和高喷煤低焦比操作, 对焦炭的质量要求逐步提高, 从炼焦工艺分析, 目前提高焦炭质量主要从原料的选择与预处理，焦炉加工工艺，焦炭的后处理等方面着手从未来发展趋势来看需要进一步提高工艺手段, 提高焦炭质量的针对性和有效性。

关键词：焦炭质量；炼焦；提高
伴随着高风温、高喷煤技术的日新月异, 高炉入炉焦比大幅下降, 焦炭作为热源、还原剂、渗碳剂尤其是骨架作用更加重要。

改善焦炭质量, 对提高高炉冶炼操作及技术经济指标起着关键的作用。

因而只有不断提高焦炭质量, 才能满足日益提高的高炉喷吹冶炼对焦炭质量的要求。

然而, 我国焦炭质量的现状, 远远适应不了上述炼铁技术发展的要求, 成为制约其发展的一个主要因素。

1. 焦炭在高炉冶炼中的作用
由于高炉采用富氧喷煤技术, 焦炭在高炉冶炼中扮演的角色发生了很大的变化: 一方面, 喷吹燃料逐渐增加, 焦炭提供热量、作为还原剂和渗碳剂的功能逐渐下降; 另一方面, 伴随焦比的逐渐下降, 焦炭在高炉中滞留时间的延长, 焦炭在高炉料柱中的负荷也就逐渐增加, 其支撑骨架的作用就变得更加重要了, 要求焦炭有更高的强度、均匀的粒度和化学稳定性。

所以, 最大限度地模拟焦炭在高炉冶炼中的运行过程, 确定相应的检验指标, 以达到提高焦炭质量的目标。

2.高炉富氧喷煤后对焦炭质量的要求
2.1 提高焦炭的冷态强度
为保证高炉操作顺行, 焦炭必须有足够的冷态强度。

因为焦炭在高炉中不仅受到料柱压力、物料之间的相互磨擦等破坏作用, 还会受到热破坏作用及化学侵蚀( 如CO2、碱金属等)作用。

焦炭中的细裂纹是应力集中处, 焦炭受到热、化学侵蚀及外力的作用, 就会使裂纹扩展而断裂, 形成较多小块焦, 这种小块焦进入风口回旋区进一步碎裂粉化, 将严重影响高炉操作。

国内常用的冷态指标一般为M40、M10。

生产实践证明, M40每提高1 % , 高炉利用系数可提高0.04 , 综合焦比可降低5.6kg; M10 每改善0.1 % , 高炉利用系数将提高0.025 , 综合焦比将降低3.5 kg。

2.2 提高焦炭的热态强度
高炉中焦炭强度随碳溶损失的增加而下降。

实验表明当焦炭的碳溶损失< 20 % 时, 焦炭强度下降不太明显, 当碳溶损失>20 % 时, 则焦炭强度急剧恶化。

大量喷吹煤粉后焦炭在炉身下部的碳溶损失约20 % ~ 35 % , 造成焦炭的劣化现象更严重。

2.3 焦炭平均粒度与粒度分布
根据高炉容积、所用原料情况及高炉操作制度, 对焦炭平均粒度有不同的要求。

一般来讲, 炉容大、喷煤时, 希望粒度大些, 对粒度分布带要求尽可能窄( 即块度要均匀) 。

研究表明,炉腹焦的算术平均块度一般在40 mm 左右时, 高炉利用系数及透气性指标较高。

3. 提高焦炭质量的措施
提高焦炭质量应从焦炭生产的各个环节寻找途径。

3. 1原料的选择与预处理
3.1.1 合理选择炼焦煤基地和配煤方案炼焦煤的性质是决定焦炭质量的基本因素。

所以选择适当的炼焦煤及其配比是提高焦炭质量的首要措施。

随着煤炭供应的市场化, 使得焦化厂选择优质炼焦煤, 合理调整配煤比, 炼制优质冶金焦炭成为可能。

如北京焦化厂、太原煤炭气化公司等在一部分炉组上采用适当多配低灰、低硫、强粘结性煤的办法, 炼制出优质焦炭( 灰分小于10. 5%) 并出口, 创造了可观的经济效益。

3.1.2 煤料捣固
将炼焦煤料在炉外捣固, 使其堆积密度提高到950～1150kg/ m3, 一般可使焦炭M40提1%～6%, M10降低2%～4%, 反应后强度提高1%～6%。

煤料捣固还可以多配气煤、肥气煤, 显著改善焦炭质量, 合理利用我国煤炭资源。

3.1.3 型煤压块
将炼焦装炉煤的一部分进行压块成型, 与其余散状煤料混合装炉炼焦, 与捣固炼焦相同, 可通过提高煤的堆积密度, 显著改善焦炭质量。

煤数的堆积密度随型煤配入量的增加而增加, 当配入量为30%～50%时, 煤料的堆积密度可达最大值( 800kg/ m3) 。

一般地, 焦炭质量在一定范围内随型煤配入量的增加而提高。

另外, 如果保持焦炭机械强度不变, 则可增加10%～15%的弱粘结性煤的用量, 扩大煤料的使用范围, 其经济性是显而易见的。

3.1.4 煤调湿
煤调湿是将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分, 保持装炉煤水分稳定且相对较低, 一般为6%左右。

这项技术以其显著的节能、环保和经济效益以及提高焦炭质量而受到普遍重视。

3.2 焦炉加工工艺
3.2.1 焦炉大型化
焦炉的大型化, 是实现冶金焦生产可持续发展的一条重要途径。

增加炭化室容积, 在生产同等规模的焦炭量的情况下, 可以大大减少出炉次数, 减少阵发性的污染, 改善炼焦生产环境质量; 焦炉大型化有利于提高焦炉的自动化水平, 实现焦炉加热自动化,从而提高焦炭
质量, 降低能耗, 适应高炉大型化自动化对焦炭质量及其稳定性的要求; 焦炉大型化可以显著提高劳动生产率, 降低生产成本, 提高焦化产品的国际竞争能力。

3.2.2 增加焦炉炭化室宽度
增加焦炉炭化室宽度, 具有提高装炉煤堆积密度, 改善焦饼水平收缩, 使焦炭的机械强度提高, 平均块度增大, 煤源适用范围广等优点。

为此, 鞍山焦耐院最新开发设计了炭化室高4. 3m、宽500mm的以焦炉煤气为单一加热燃料的JNK43-98D型顶装焦炉, 目前这种新型焦炉在山西土焦改造中得到广泛采用。

3.2.3 降低结焦速度或焖炉
降低结焦速度或焖炉都是适当地延长结焦时间。

生产实践表明, 对于粘结性较好的煤,
适当降低结焦速度, 延长结焦时间, 可以改善半焦收缩, 减少焦炭内在裂纹的生成, 提高焦炭的机械强度。

焦饼成熟后, 再经一段焖炉时间, 可以使焦炭均匀成熟, 粒度均匀化, 焦炭质量提高。

我国6m焦炉的结焦时间就是基于上述原理确定的, 所生产的焦炭质量得到提高。

3. 3 焦炭的后处理
3. 3. 1 干法熄焦( CDQ)
干法熄焦( 以下简称干熄焦) 是采用惰性气体熄灭赤热焦炭的熄焦方法, 是一项成熟和先进的工艺,具有节能、提高焦炭质量和环保三大优点。

干熄焦与湿熄焦相比, 焦炭的M40提高3%～8%, M10改善0. 3%～0. 8%, 粒度均匀, 反应性降低。

因此, 高炉使用干熄焦炭, 可降低高炉焦比, 有利于高炉炉况顺行和提高高炉的生产能力, 采用富氧喷吹技术的大型高炉效果更加显著。

国际上公认, 大型高炉采用干熄焦炭可降低焦比2%, 提高高炉生产能力1%; 保持同样焦炭质量, 采用干熄焦技术,可降低强粘结性的焦、肥煤配比, 有利于保护资源、降低炼焦成本。

3. 3. 2 低水分熄焦
低水分熄焦工艺深入剖析湿法熄焦原理, 对传统湿法熄焦的喷洒方式、喷洒量及控制方式加以改进, 达到熄焦后焦炭水分均匀、稳定且低的目的。

采用低水分熄焦可使焦炭水分稳定在2%～4%之间, 比湿法熄焦焦炭水分至少降低2%, 焦炭水分每降低1%, 高炉焦比可降低1. 3%～1. 5%。

因此,低水分熄焦对高炉冶炼稳定操作、降低成本有着显而易见的效果。

4. 结语
提高焦炭质量的途径有许多, 只要在炼焦技术的提高和发展上多投入一些, 随着焦炭质量的显著提高, 一定会给炼铁生产带来巨大的经济效益, 提高我国冶金生产在国际上的竞争力。