劉福洪

（酒鋼本部煉鐵廠）

摘 要：進入2014年后鋼鐵利潤微薄，酒鋼煉鐵廠采取了各類措施挖潛生鐵成本，2月份后在450m³高爐開始配加料場積壓小焦塊，焦丁比由2013年18.9kg/t增加至2014年39.6kg/t，其中2014年7月份焦丁比達到52.8kg/t，現(xiàn)對焦丁在爐內(nèi)的作用及使用量進行探索。

關(guān)鍵詞： 粒度；混裝；透氣性；參數(shù)控制；焦丁比

1 前言

高爐利用礦石和焦丁混裝冶煉，早已被普遍應(yīng)用。以焦丁取代大量合格焦炭，充分合理利用焦丁資源，尤其自2014年后鋼鐵行業(yè)的不景氣，高爐生產(chǎn)向降低生產(chǎn)成本轉(zhuǎn)型，以最大限度消耗焦丁，減少燃料的浪費。焦丁在高爐冶煉過程中，不但在還原反應(yīng)和還原后鐵水的滲碳中，起到代替大塊焦的作用，而且在塊狀帶直接還原區(qū)，起到保護大塊焦的作用。生產(chǎn)實踐表明，礦石和焦丁混裝冶煉有利于減少高爐壓差，提高料柱透氣性，改善煤氣利用，促進爐況穩(wěn)定順行，提高利用系數(shù)，降低燃料比，并且有利于盤活焦炭庫存，進一步降低生鐵成本，其經(jīng)濟效益顯著。

2 焦丁的產(chǎn)生及加入的方式

高爐焦炭入爐前需篩除<22mm的碎焦及粉末，碎焦化學成分與大塊焦相同。將槽下篩分物進行再次篩分，將8~22mm的焦丁混入到礦石中，到高爐內(nèi)加以再次利用，代替部分冶金焦。焦丁入爐采用每批定量的方式，通常每批450kg，分三次，每次150kg與礦石通過槽下設(shè)備裝入同一料車礦中入爐，以達到均勻混裝的目的。

3 焦丁混裝入爐的優(yōu)點

3.1 焦丁與燒結(jié)礦混裝，其主要有以下三點好處：

3.1.1 粒度組成與礦石相近(如表1)，且焦丁無粉末，混裝后有利于提高爐料間隙度，改善塊狀帶礦石層的透氣性。

3.1.3 焦丁不但在還原反應(yīng)和還原后鐵水的滲碳中起到代替大塊焦的作用，而且在塊狀帶直接還原區(qū)，并起到保護大塊焦的作用。因為焦丁的比表面積大，反應(yīng)性較好，利于吸收對于焦炭與C0₂氣化反應(yīng)起強烈催化作用的堿金屬，促使焦丁比大塊焦參加直接還原的條件更為優(yōu)越一些，且更加易于氣化，在軟熔帶以上的還原反應(yīng)和鐵水滲碳過程中消耗殆盡，從而相對減少了大塊焦與C0₂之間的氣化反應(yīng)，抑制了對大塊焦的破壞。這種保護作用使到達風口前的焦炭粒度趨于均勻，平均粒度增大，爐腹煤氣通過軟熔帶的“焦窗”增加，利于減少煤氣阻力，改善料柱的透氣透液性。同時，到達風口前大塊焦的增加，使爐缸工作活躍，熱量充沛。^[1]3.1.2 燒結(jié)礦和球團礦有較好的高溫冶金性能，能有效增加煤氣流與焦丁的接觸量，利于焦丁在爐內(nèi)中上部消化，防止增加焦粉進入爐缸，影響死焦堆的透氣透液性，惡化爐缸工作環(huán)境。

4 焦丁混裝入爐的效果分析

2014年3月份焦丁比為29.8kg/t，每批料加焦丁320kg；2014年5月份焦丁比為44.1kg/t，每批料加焦丁480kg；2014年7月份焦丁比為52.8kg/t，每批料加焦丁570kg，爐況穩(wěn)定順行，各項經(jīng)濟技術(shù)指標得到了明顯的提高。

4.1 改善料柱透氣透液性，提高煤氣利用

高爐透氣性主要由塊狀帶、軟熔帶和滴落帶的阻力損失決定，尤其是軟熔帶。高爐塊狀帶由礦石層壓差決定，焦丁加入后，礦石混裝層的厚度會相應(yīng)增加，但礦石層爐料間空隙度得到改善，因此礦石層壓差將基木保持不變；由于焦比的降低，焦炭層厚度會相應(yīng)減薄，其壓差將有所降低。因此隨焦丁的使用，塊狀帶的壓差將基本保持不變或有所下降。

高爐軟熔帶是高爐壓差損失最大的部位，占料柱總阻損的50%以上，當爐料開始軟化，隨著體積的收縮，空隙度不斷下降，煤氣通過時阻損將急劇上升^[2]。但焦丁混裝后，改變了原來礦石軟熔層不透氣的局面，起到了增大“焦窗”的重要作用；同時，焦丁粒度小，易氣化，在爐內(nèi)優(yōu)先參與熔損反應(yīng)，減少大塊焦的熔損率，使風口焦的平均粒度增大，爐缸的焦炭強度提高，大塊焦炭仍保持著良好的料柱骨架作用，從而也降低了高爐滴落帶壓差，改善煤氣流分布，提高料柱透氣透液性。因焦丁和礦石接觸良好，焦丁熔損時產(chǎn)生的CO與礦石發(fā)生還原反應(yīng)，既強化了煤氣的作用，減少了直接還原耗炭量，又有利于傳熱、傳質(zhì)和化學反應(yīng)。表2說明加入不同焦丁量時高爐透氣性及煤氣利用率情況。

4.2 增產(chǎn)降焦效果明顯隨著焦丁的加入，改善了煤氣流分布，透氣性提高，爐內(nèi)兩道氣流旺盛，提高煤氣利用率。

礦石和焦丁混裝入爐，在一定的冶煉條件下，改善爐內(nèi)的透氣性，提高煤氣利用率，起到增產(chǎn)降焦，降低生鐵成本的效果，其高爐焦丁量增加前后主要經(jīng)濟技術(shù)指標如表3。

從上表3可見，焦丁入爐對降低焦比、燃料比有明顯的效果。

5 對焦丁用量的探索

增加焦丁用量可以有效降低焦比、燃料比，但用量過多，焦批過小，爐內(nèi)沒有穩(wěn)定的煤氣流通道，氣流紊亂，煤氣利用反而降低，高爐穩(wěn)定性變差。焦丁強度差、透氣性差、高溫性能差，使用起來風險就越大，容易造成高爐爐況波動。在如何穩(wěn)定煤氣流分布，實現(xiàn)最佳的焦丁比，需要進行探討摸索。根據(jù)寶鋼的生產(chǎn)經(jīng)驗，當焦丁比提高到60 kg/t時，高爐透氣性下降，壓差升高。較高的焦丁比時，塊狀帶焦炭層的厚度降低、焦丁和礦石的混裝層的厚度升高，使塊狀帶壓差有所升高；焦比的下降使軟熔帶中焦炭夾層的壓差升高；焦丁在高爐下部大量粉化使下部透氣性和透液性顯著惡化，使高爐風壓、壓差升高，整體透氣性下降的主要原因。

焦丁用量的理論計算，其極限加入量(J)可按下述公式：

J=(r_d′［Fe］12/56+a［Si］24/28+b［Mn］12/55+c［V］12/51+d［Ti］24/50+e［C］/C′

上式中［Fe］、［Si］、［Mn］、［V］、［Ti］、［C］為該元素在生鐵中的含量；a、b、c、d、e為該元素氧化物在滴落前的預(yù)還原率（其值均為0.33左右）；C′為焦丁的固定碳含量；r_d′為固態(tài)直接還原度，r_d′= r_d-(1-R)O_Fe/O_Fe0,其中O_Fe0、 O_Fe 為礦石中與FeO、Fe結(jié)合的氧量，R為煤氣利用率。

2014年以來原燃料質(zhì)量劣化，酒鋼450 m³高爐爐腰焦層厚度確保在210mm以上，高爐常用批重在18.6t左右，焦炭負荷在4.25倍左右，將焦丁比控制在45kg/t左右，可實現(xiàn)最佳燃料比，并取得最好的經(jīng)濟效益。

6 結(jié)語

（1）高爐的長期穩(wěn)定順行是焦丁與礦石混裝入爐取得良好效果的前提條件。

（2）焦丁混裝入爐不僅代替部分焦炭，而且優(yōu)先氣化還原、滲炭等反應(yīng)，保護了焦炭的熱強度，提高了高爐軟弱帶及爐缸死焦堆的透氣透液性，促進高爐強化冶煉。

（3）在酒鋼原燃料“高堿、高鋅、高硫、高灰分”的生產(chǎn)狀況下，在保證爐腰焦層厚度在210mm以上，根據(jù)焦炭負荷結(jié)合爐況運行狀況增加焦丁量，是實現(xiàn)高焦丁比的有力措施，可實現(xiàn)最佳燃料比，并取得最好的經(jīng)濟效益。

（4）由于焦粉對高爐冶煉過程具有很多不利影響，易惡化料柱透氣性，應(yīng)注意篩除小于5mm的焦粉后入爐，并要保證焦丁和礦石有準確的計量精度。

7 參考文獻

[1] 劉忠孝.合理使用焦丁.大力降低焦比積極采用礦石焦丁混裝冶煉技術(shù)[J].吉林冶金，1989(6)：80-81.

[2] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊.冶金工業(yè)出版社.2005.