焦炭性能及反应性对高炉中焦粉的影响

 

      焦炭是高炉炼铁生产中昂贵的、重要的原料。由于经济和环境方面的要求，减少高炉炼铁用焦炭的压力日益增加。通过风口喷吹辅助燃料多为煤粉和天然气以替代焦炭。提高燃料喷吹率、降低焦炭量可完成其还原剂和力学作用。在低焦比操作期间，焦炭在高炉内停留时间较长，经受较大的应力负载，产生焦粉，影响焦床的透液性和透气性，最终影响高炉的生产率。对此进行了广泛的研究，重点是在改变低焦比操作的条件下影响工业炉运行稳定性的各种因素。除生产工艺参数之外，燃料的性能对高炉的运行有重大的影响。在此方面，煤粉的燃烧效率和焦炭的气化性能一直是最大的研究课题，这是由于它们对聚积在风口外的焦粉的影响。本文的讨论仅限于从控制焦粉性能的因素来看焦炭在高炉内的作用。

　　目前，减少对焦炭的依赖已成为高炉炼铁法的焦点问题之一。此外，焦炭的质量问题也变得日益重要，因为要求较少量的焦炭要产生还原气体并提供充分的物理支持而无任何过多的焦粉产生和聚积。为此，主要应研究焦炭质量对焦炭性能的影响，包括焦粉在高炉中的产生和同化的机理，同时根据焦炭反应对焦粉性能的影响提出综合焦粉指数。

　　一般的焦炭质量指数，诸如CSR和CRI不足以表达焦粉的产生和同化的焦炭反应的所有方面。此外，综合焦粉指数与焦炭反应的影响相结合，例如气体、渣和金属需要进一步研究，以对高炉中的焦粉的性能做出综合性评估。

　　本研究论证了焦炭性能的重要性，尤其是碳结构，在气化和石墨化时焦炭的高温性能，以及对高炉中的焦粉性能的影响。

 

4结论

　　对3种工业用焦炭的反应性和石墨化行为进行了研究，以了解焦炭的性能，包括碳结构和矿物质对焦粉的高温性能的影响。

　　随着热处理温度的提高，焦炭的碳结构有序化加快；石墨化的程度受焦炭性能的影响，焦炭石墨化的程度与铁含量有关。焦炭中的碳微晶的堆积高度和退火温度之间的线性关系用于评估高炉粉尘中焦粉的碳微晶的温度。

　　实验炉中焦炭石墨化的热校准可用于评估焦粉的热经历以及在高炉不同区域的焦粉起点的分布。

　　焦炭与二氧化碳的反应性受碳结构和矿物质的影响，有序化较低的焦炭的反应性较高。在典型的气体和温度条件的CSR测试中，在TGA炉中有序化较高的焦炭与二氧化碳反应性低于有序化较低的焦炭。

　　焦炭的碳结构对粉尘中的焦粉的行为有很大的影响，最有序化的焦炭产生的焦粉最细。除硬度和稳定性因素之外，因抗切性较低，焦炭的石墨化加大，则加大焦粉的产生，而一旦焦粉产生，较低的反应性可降低焦粉的消耗率。

　　本研究证实，传统的CSR测量不适于评估高炉中焦炭的性能，传统法不能包括剧烈的焦炭石墨化的强烈的影响，尤其是在温度更高时。

　　进一步的研究是必要的，以导出综合焦炭气化指数，这一指数将考虑到焦炭性能的所有方面，包括反应性和石墨化对焦粉的产生的影响以及一旦焦粉产生后的同化。焦炭的碳结构和矿物质对焦炭的高温影响等深入研究将改进对高炉中焦炭性能的评估，并最终导出综合焦粉指数。