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浅析焦炭质量对高炉炼铁的影响胡书平

发表时间：2020/8/4 来源：《基层建设》2020年第10期作者：胡书平

[导读] 摘要：在当前的炼铁行业中，高炉炼铁虽对自然环境的影响较大，但由于当前炼铁技术一直没能得到实质性的突破，高炉炼铁在短期内不会被其他炼铁手段所取代，关于焦炭质量对高炉炼铁影响的研究，依旧是当前高炉炼铁行业中需要重点关注的热点话题。

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        摘要：在当前的炼铁行业中，高炉炼铁虽对自然环境的影响较大，但由于当前炼铁技术一直没能得到实质性的突破，高炉炼铁在短期内不会被其他炼铁手段所取代，关于焦炭质量对高炉炼铁影响的研究，依旧是当前高炉炼铁行业中需要重点关注的热点话题。
        关键词：焦炭质量；高炉炼铁；影响分析
        引言
        焦炭作为高炉炼铁的直接原材料，其质量是影响炼铁质量好坏的关键所在，随着环保意识的不断加强就此对于焦炭的质量有了更高的要求。因此，只有根据炼铁大环境的趋势和现状而做出改变，切实分析到位焦炭质量对高炉炼铁的影响，探究高炉炼铁所需焦炭的质量，才能促进炼铁技术的发展和顺应时代发展的要求。
        1.焦炭在高炉炼铁过程中的作用
        焦炭就是煤在一千摄氏度左右的高温条件下干馏而得到的不挥发产物，相对比煤来说焦炭可以在燃烧的过程中产生更多的热量，并且燃烧时间相对比煤来说更久。而焦炭之所以能够运用到炼铁的过程当中主要原因有以下几个方面：发热值适合、高温下的高强度、成本较低、可以生成一氧化碳、杂质较少等。焦炭在燃烧过程中产生的热量为25104焦耳每千克，用来冶炼金属铁时符合铁矿石产生氧化还原反应时所需要达到的热量要求；焦炭之所以能成为高炉炼铁过程中需要的材料，不仅是其燃烧时产生的热量符合炼铁的温度标准，还有一方面的原因是因为焦炭进行燃烧的过程中，依然可以产生氧化还原反应所需要的一氧化碳，由此可知焦炭在高炉炼铁的过程中还充当着还原剂的作用，当然焦炭相对比煤来说杂质更少在冶炼金属铁时会更加稳定；焦炭的主要成分是固定碳，在高炉炼铁的过程中由于喷煤量的不断增加以及氧化还原反应的不断进行，会导致高炉的实际焦比会随着炉料的逐步下降而下降，但是这时高炉内中的压差会越来越大，焦炭可以为高炉炉内维持它的透气性和透液性，进而实现支撑高炉结构的作用。
        2.高炉炼铁技术发展现状
        当代高炉炼铁技术主要由高炉本体和诸如供料设备、送风设备、喷吹设备、煤气处理设备、渣铁处理设备等辅助设备共同组成。当高炉在生产的时候，会先从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣熔剂等，然后将经过预热的空气从位于炉子下部沿炉周的风口吹入。并利用高温下碳和氧经过燃烧生成的一氧化碳和氢气在炉内上升过程中，除去铁矿石中的氧元素，还原得到铁。这个时候将炼出来的铁水放出，将铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣通过另一个渣口排出，并将整个炼铁过程中产生的煤气从炉顶导出，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料循环利用。
        3.高炉炼铁对焦炭质量的要求
        为提高高炉炼铁的炼铁质量，促进炼铁行业能掌握住时代所赋予的发展机遇，下面就对高炉炼铁中对焦炭质量的要求进行大致的总结，帮助从事高炉炼铁行业的人们在今后的工作中能够更加顺利。
        4.焦炭质量对高炉炼铁的影响
        近年来，业界关于焦炭质量对高炉炼铁的影响观点并不统一，为帮助高炉炼铁行业在未来更能高效发展，关于焦炭质量对高炉炼铁的真正影响原因的分析是十分重要的。CRI是焦炭的反应性，CSR是焦炭反应后的强度，不管是焦炭的反应性还是焦炭反应后的（1）低CRI、高CSR的焦炭有助于高炉炼铁。在焦炭质量对高炉炼铁影响的问题中持有该观点的人认为：焦炭的低反应性对氧化还原反应的开始温度的要求较高，进而扩大了氧化还原反应中还原部分所包含的区域，使铁矿石在还原阶段停留的时间较长，间接提高矿石的还原程度，这样一来，留给直接还原的工作量就会随之减少，进而使焦炭在还原过程中的消耗率降低，焦炭反应后的强度越高对高炉内部产生的支撑力度就越大，可较大程度提高炉内透气性以及对渣铁的渗透性。

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若是CRI高，反应开始的温度就比较低，这样一来在还没来得及与铁矿石发生还原反应，就先与二氧化碳生成一氧化碳造成一氧化碳的溢出浪费，且还会影响焦炭所产生的热量，导致炉内温度变低进而影响了炉内的透气性。
        5.高炉炼铁技术的改进方向
        5.1实现全焦入炉，降低炼铁返矿量
        将焦化生产的全部焦炭及焦炉煤气全部用于高炉这就属于全焦入炉，这样的炼铁方法可以实现焦炭成本的最小化。在这种工作中，主要是将焦粉入炉和焦炉煤气喷吹。笔者通过研究认为，如果焦粉能在高炉中得到充分的使用，可以实现经济价值的最大化。在焦粉入炉的操作中，要将焦粉进行筛分，将焦粉中大颗粒的部分混入炉中的铁料混合，从高炉炉顶加入，将其中的粉末部分加到喷吹原煤中，在制粉、喷吹系统的共同作用下与煤粉一起喷入高炉。将焦炉煤气用在高炉喷吹上的优势条件很明显：一来具有较高的能量利用率，充分发挥高含氢量这一优点来对高炉还原过程进行改善，从而使高炉中固体燃料效果明显；二来由于高炉混喷焦炉煤气的喷吹量比较大，而且具备灵活的调节能力，可以实现能量的最优化。
        5.2改进废钢炼铁技术
        针对当代高炉炼铁技术中存在的不足之处，笔者认为应该改进废钢炼铁技术，将废钢纳入高炉炉料系统中，从科学化的高炉炼铁工艺来看，要加强对废钢的质量鉴定和种类区分，确定一些废钢可以达到高炉炼铁的质量要求，进而加以科学规范的运用，不断实现高炉炼铁过程中废钢利用的最优化。并且总结这一标准，形成行业规范固定下来，作为高炉炼铁废钢利用标准，真正提升废钢的利用率，为高炉炼铁节约成本，提升质量，不断增加高炉炼铁的行业竞争力。
        5.3优化高炉炼铁流程
        高炉炼铁流程是一个极其复杂的过程，其中包括焦化、造块、高炉热风炉、高炉本体、高炉喷煤、煤气净化、渣铁处理这些复杂的工序。通过高炉炼铁流程的优化来不断提升各个工序之间的匹配程度，以便实现炼铁效果的最佳化。在高炉复合喷吹的这一程序中，通过风口喷吹来实现高炉燃料的输入，高炉复合喷吹是根据炉中资源条件的变化，进一步改变喷吹物料的排列组合，其目的是实现高炉喷吹的最佳效果，这是代表着高炉喷吹技术一个新的发展方向，是实现高炉炼铁流程中在喷吹和工序优化结合两道工序的一个重要内容。在高炉混喷方面，我国的技术发展仍然有很大的潜力，在混喷燃料的种类方面也有很多的选择，除了混喷焦炉煤气之外，天然气、焦油、废塑料、废油等这些物质都可以成为混喷的选择。在现代高炉技术发展中，具备一个灵活的混喷系统已经是不言而喻的，可以进一步体现其适应不同时期不同燃料条件的能力，进而持续保持最佳的喷吹效果。
        结束语
        综上所述，炼铁高炉是钢铁冶炼生产中极其重要的一部分，随着生产量和生产要求标准的提高，必须不断提高炼铁高炉的生产效率和生产稳定性，做好对炼铁高炉生产中的自动化建设和自动化控制，不断提高高炉生产的自动化水平和智能化水平。合理科学的自动化控制系统能够有效促进炼铁高炉生产效率质量的进一步增强，为冶金企业创造更多的效益和收入。因此，在当下应该重视对高炉炼铁自动化控制系统的研究和应用，积极引进先进的智能技术、智能设备，不断对其进行完善优化，不断提高高炉炼铁自动化控制系统的稳定性。
        参考文献：
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