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2019-07-14 01:45:19来源:励志吧0次阅读

“焦”不离“铁” “铁”不离“焦”

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煤、肥煤比例不断提高,配煤成本明显增大。由于目前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,亏损面较大。因此,降低炼铁原燃料成本是解决问题的重要途径,炼铁和炼焦工作者应共同为之努力。

焦炭的冷和热影响高炉顺行

焦炭是高炉冶炼的一种主要原燃料,在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。

焦炭冷态机械强度是焦炭质量的重要指标,也是焦炭热强度的基础。焦炭的反应后强度与反应性一般具有反比关系,反应后强度越高的焦炭,其反应性越低。为得到这种高质量的焦炭,在炼焦工艺条件固定的情况下,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。

高炉内的焦炭熔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CO2转化为CO,为间接还原提供还原剂CO,最终实现铁氧化物的直接还原(Fe+C=Fe+CO)。因此,高炉内焦炭熔损反应起到提供还原剂CO、冷却从燃烧带上升煤气的作用,从而影响高炉还原和热交换过程。焦炭熔损反应开始温度的高低影响直接还原区和高温区位置的高低,熔损反应速率影响直接还原速率和高温区的热交换速率。这说明:高炉内焦炭熔损反应是提供还原剂的必要化学反应,同时也使焦炭劣化从而影响了其料柱骨架作用。采取由辅助燃料提供部分还原剂的技术措施是缓解这一矛盾、保障高炉顺行的有效手段。由此可见,高炉焦炭热性质的稳定对高炉顺行更加重要。

四大措施改善焦炭质量

改善焦炭质量的措施主要可从以下四个方面着手:

一是炼焦煤资源合理使用及生产管理与操作优化。在炼焦工艺技术与装备定型后,影响焦炭质量的主要因素是炼焦煤质量及配煤技术与生产管理技术。该技术措施的优化是改善焦炭质量的方法,具体包括。

精细优化配煤技术。可对进场炼焦煤进行应用分类、合理堆放,优化煤场管理。通过对焦炭质量指标数值化预测及配煤炼焦试验保障焦炭质量的稳定,生产满足高炉冶炼要求的冶金焦。

加强生产管理和操作。可加强粉碎系统和捣固系统的维护和操作,保障装炉煤的粒度组成、堆密度和水分稳定、达标;加强焦炉热工管理和炼焦时间管理,确保焦炭成熟和质量稳定;加强熄焦和筛焦管理,为高炉提供粒度合适、均匀的高质量冶金焦。

二是改善炼焦工艺技术与装备。在新建焦化厂或焦化厂技术改造时,一次性采用新的技术与装备,是长期改善焦炭质量的技术措施。

焦炉大型化技术。焦炉大型化对节省优质炼焦煤资源、改善焦炭质量贡献巨大。在国家产业政策的引导下,通过结构调整和淘汰落后产能,目前,我国焦化行业主力炉型是以炭化室4.3米及以上高度的中大型焦炉为主,这也将是未来我国高炉炼铁焦炭的主要提供者。

捣固炼焦工艺技术。捣固炼焦技术对提高焦炭质量和缓解资源紧张的焦煤和肥煤资源贡献突出。根据生产统计,在焦炭质量维持不变的条件下,焦煤和肥煤配比可下降14.1个百分点。捣固焦炭是高炉炼铁冶金焦的重要组成部分,应重视对其质量及高炉冶炼应用的研究。

干熄焦技术。干熄焦技术能明显改善焦炭质量,该技术在钢铁联合企业焦化厂已得到推广和普及,为改善中国钢铁联合企业焦化厂焦炭质量作出了贡献,间接节省了紧缺的焦煤和肥煤资源。钢铁企业应给予独立焦化企业的干熄焦产品以合理价格,鼓励独立焦化企业建设干熄焦,为钢铁企业提供优质焦炭,节省优质炼焦煤资源。

调湿与风选调湿技术。调湿与风选调湿技术可以广该技术和装备,使其在焦化行业发挥应有的作用。

三是应用炼焦新工艺技术。从炼焦机理出发,研究全新的炼焦工艺技术与装备,从而实现炼焦技术的革命。这是一项长期的工作,应密切关注和跟踪国外炼焦新工艺技术的发展,加强相关理论、工艺技术及装备的开发研究,为未来我国焦化行业的技术更新做好准备。

四是开展炼焦基础研究。冶金焦是高炉炼铁生产中不可替代的原燃料,炼焦基础研究主要集中在两个方面:

焦炭质量研究。根据高炉冶炼的真实需求对焦炭质量及其指标体系开展系统研究。焦炭质量研究成果是改善焦炭质量的理论基础,能为炼焦生产及优化配煤,实现炼焦煤资源优化、合理利用指明方向,须长期研究积累。

炼焦原理研究。焦炭质量研究成果对炼焦生产提出了要求,应据此研究炼焦原理。为满足高炉炼铁对焦炭质量的要求,须以炼焦原理研究成果为理论基础,开发研究炼焦新工艺技术,指导炼焦煤资源合理使用以及炼焦生产管理与操作。

高炉冶炼与炼焦应相互协调

目前,我国已经具有了世界第一的高炉炼铁和炼焦生产能力。协调好二者的关系是充分利用已有社会资源和炼焦煤资源,实现炼焦与炼铁行业可持续发展的重要措施。

树立经济、技术指标兼顾的高炉生产目标,实现炼铁与炼焦煤资源、焦化生产协调可持续发展。过高的冶炼强度和技术指标往往是以高燃料比和高质量焦炭为代价换来的,造成炼铁能耗和成本升高。因此,钢厂的高炉生产注意科学合理对标,避免陷入单纯追求指标最优的误区,而忽略了炼焦和炼铁生产的经济性。

针对不同容积的高炉提供不同质量的焦炭,有效、合理利用炼焦煤资源,降低炼铁成本。采用富氧高喷煤比的大型高炉,由于焦炭在高炉停留时间延长,受到的各种劣化作用大,因此,要求焦炭的冷态强度高、热态性质好,而中小高炉对焦炭质量要求相对较低。我国钢铁行业中各种规格的高炉均有,为更好地利用炼焦煤资源,实现高炉炼铁高效、低成本,应针对不同容积高炉及不同喷煤量采用不同冷态强度(M40、M10)和热性质(不同CRI、CSR指标)的焦炭进行冶炼。

开展捣固炼焦焦炭质量研究,充分利用捣固炼焦产能,降低炼铁成本。国内外的研究证明,捣固炼焦能明显改善焦炭质量和降低优质炼焦煤的配比,实现炼焦煤资源的合理利用。炼铁与焦化工作者应联手加强捣固焦炭质量研究,建立捣固焦炭质量指标体系,以更好地指导捣固炼焦生产,为炼铁生产提供质优价廉的捣固焦炭。

开展替代焦炭及喷吹煤的试验研究,充分利用半焦(兰炭)产品,降低炼铁成本。国内外工业生产实践证明,小块焦用于高炉炼铁是可行的。国内有关机构提出了将块状半焦(兰炭)与铁矿石混匀后再与作为层焦的捣固焦分层装入高炉,将小粒度和粉末状兰炭作为喷吹燃料用于高炉炼铁的新技术。研究人员通过对神木兰炭(半焦)与冶金焦的试验研究得出结论,神木兰炭(半焦)与CO2发生氧化还原反应的开始温度、剧烈反应温度都明显低于冶金焦,反应速度快于冶金焦,能较好地保护冶金焦,减少冶金焦与CO2发生的氧化还原反应。利用半焦(兰炭)反应性高,且易与CO2反应并产生较多的CO的特性,使其主要起还原剂作用,充分还原铁矿石;利用捣固焦低反应性、高强度,且有半焦(兰炭)易与CO2反应而减少捣固焦与CO2发生碳熔反应的保护作用,减少捣固焦因碳熔反应而引起的劣化,使捣固焦炭主要起料柱骨架作用,保证高炉的透气性和透液性。将块状半焦(兰炭)和捣固焦搭配用于高炉炼铁,为降低钢铁企业高炉炼铁生产成本、有效节约优质炼焦煤资源开辟了一条新的技术路线。

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