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，現對焦丁在爐內的作用及使用量進行探索。

關鍵詞： 粒度；混裝；透氣性；參數控制；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年后鋼鐵行業的不景氣，高爐生產向降低生產成本轉型，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，起到保護大塊焦的作用。生產實踐表明，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，促進爐況穩定順行，提高利用系數，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，其經濟效益顯著。

2 焦丁的產生及加入的方式

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 焦丁混裝入爐的優點

3.1 焦丁與燒結礦混裝，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，并起到保護大塊焦的作用。因為焦丁的比表面積大，反應性較好，利于吸收對于焦炭與C0₂氣化反應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越一些，且更加易于氣化，在軟熔帶以上的還原反應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，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，爐況穩定順行，各項經濟技術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，在爐內優先參與熔損反應，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，焦丁熔損時產生的CO與礦石發生還原反應，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、傳質和化學反應。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，改善爐內的透氣性，提高煤氣利用率，起到增產降焦，降低生鐵成本的效果，其高爐焦丁量增加前后主要經濟技術指標如表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，爐內沒有穩定的煤氣流通道，氣流紊亂，煤氣利用反而降低，高爐穩定性變差。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。在如何穩定煤氣流分布，實現最佳的焦丁比，需要進行探討摸索。根據寶鋼的生產經驗，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結合的氧量，R為煤氣利用率。

2014年以來原燃料質量劣化，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，可實現最佳燃料比，并取得最好的經濟效益。

6 結語

（1）高爐的長期穩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，而且優先氣化還原、滲炭等反應，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”的生產狀況下，在保證爐腰焦層厚度在210mm以上，根據焦炭負荷結合爐況運行狀況增加焦丁量，是實現高焦丁比的有力措施，可實現最佳燃料比，并取得最好的經濟效益。

（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[J].吉林冶金，1989(6)：80-81.

[2] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊.冶金工業出版社.2005.