高炉冶炼中焦炭的化学组成和作用及喷煤工艺.docVIP

浅议高炉冶炼中焦炭的化学组成和作用及喷煤工艺【摘要】本文主要分析焦炭的化学组成及在高炉冶炼中的作用，并同时对高炉喷煤工艺做一简介。【关键词】高炉冶炼;焦炭;化学组成;作用;喷煤工艺原料在煅烧过程中的变化是复杂的，既有物理变化又有化学变化一一原料在低温烘干阶段所发生的变化(主要是排除水分)，基本上是属于物理变化：而在挥发分的排出阶段，卞要是化学变化，既完成原料中的芳香族化合物的分解，义完成某些化合物的缩聚。焦炭在煅烧中发生一定的氢化作用，可提高体系的活动性，从而加速在各温度范围内进行有序化和深度有序化过程。但是，在炭化阶段焦炭氧化，将导致横向键的形成，而妨碍石墨化的进行。焦炭的化学组成焦炭的化学性质主要包括固定碳、挥发分、水分、灰分、硫分和磷分。11固定碳和挥发分固定碳是焦炭的主要成分。将焦炭再次隔绝空气加热到850以上，从中析出挥发物，剩余部分系固定碳和灰分。挥发物含量是焦炭成熟度的重要标志，挥发物含量过高表示焦炭不成熟(生焦)，挥发物含量过低表示焦炭过烧 (过火焦)。生焦耐磨性差，使高炉透气性不好，并能引起挂料、增加吹损，破坏高炉操作制度。过火焦易碎，容易落人熔渣中，造成排渣困难、风口烧坏等现象。12灰分焦炭燃烧后的残余物是灰分，它是焦炭中的有害杂质，其中主要是二氧化硅和三氧化二铝，还有氧化钙、氧化镁等氧化物。灰分含量增高，固定碳减少。高炉冶炼过程中，为造渣所消耗的石灰石和热量将增加，高炉利用系数降低，焦比增加。因煤在炼焦过程中灰分全部转入焦炭，故焦炭灰分高低决定于煤的灰分，焦炭灰分越低越好，对高炉操作越有利。13水分焦炭在102-105的烘箱内干燥到恒重后的损失量为水分。冶金焦水分一般为3-5。焦炭水分力求稳定，因高炉生产一般以湿焦计量，焦炭水分波动，对高炉操作不利，造成炉况波动。14硫分焦炭含硫占高炉配料中硫来源的80以上，硫进入生铁造成生铁含硫量高，为除去这部分硫，需增加熔剂脱硫，影响高炉正常生产。在炼焦过程中，煤中含硫量的70-90转入焦炭，故焦炭硫分高低，决定于煤的硫分，一般冶金焦硫分不大于09。15磷分焦炭中的磷分在炼铁时大部分转入铁中，尘铁含磷使其冷脆性变大，用于转炉炼钢时，磷难以除掉，因此生铁中磷分越低越好。煤炼焦时磷分全部转入焦炭。故焦炭磷分高低决定于煤的磷分。2.焦炭在高炉冶炼中的作用焦炭在高炉冶炼中主要作为发热剂、还原剂和料柱骨架。焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。21作发热剂高炉冶炼所消耗的热量70-80是由焦炭燃烧来提供的。22作还原剂焦炭中的固定碳、它燃烧后产生的co、h2可与铁石中的各价位铁氧化物反应，将铁还原出来。铁矿石还原所需要的还原剂几乎全部由燃料所供给。23作料柱骨架高炉内的铁矿石和熔剂下降到高温区时，全部软化并熔化成液体，而焦炭则既不软化也不熔化，所以它可以作为高炉内料柱的骨架来支承上部的炉料。焦炭在高炉料柱中约占整个体积的1312，它又是多孔的固体，同时起着改善料柱透气性的作用。24作渗碳剂焦炭中的碳渗人命属铁中，可降低铁的熔点，保证生铁在高炉内熔化。3.高炉冶炼对焦炭的质量要求焦炭质量的奸坏直接影响高炉冶炼过程的进行及能否获得好的技术经济指标，因此对入炉焦炭有一定的质量要求。31焦炭的化学成分焦炭的化学成分常以焦炭的工业分析来表示。工业分析项目包括固定碳、灰分、硫分、挥发分和水分的含量。32焦炭的物理性质32.1机械强度焦炭的机械强度是指焦炭的耐磨性和抗撞击能力。它是焦炭的重要质量指标。高沪冶炼要求焦炭的机械强度要高。否则，机械强度差的焦炭会在转运过程中和高炉内下降过程中破裂，产生大量的粉末进入初渣，使炉渣的黏度增加，煤气阻力增加，造成炉况不顺。322粒度均匀、粉末少对于焦炭粒度，既要求块度大小合适，又要求粒度均匀。大型高炉焦炭粒度范围为20-60mm，中小高炉用焦炭粒度分别以20-40mm和大于15mm为宜。但这并不是一成不变的标准。高炉实用大量熔剂性烧结矿以来，矿石粒度普遍降低，焦炭利矿石间的粒度差别扩大，这不利于改善料柱透气性，因此，有必要适当降低焦炭粒度，使焦炭粒度与矿石粒度相适应。323焦炭抗压强度焦炭在外力作用下产生形变与断裂的特性，即焦炭的力学性质可用焦炭抗压强度、焦炭抗拉强度、焦炭显微强度和焦炭杨氏模量等宋表述。焦炭抗压强度即是焦炭在压力作用下断裂时，单位面积上所能承受的最大压应力。室温下焦炭抗压强度大约为12-30mpa，在1500高温下测量时，抗压强度将增大20左右。抗压强度的高低与气孔率大小有关，焦炭抗压强度比焦炭抗拉强度大一个数量级，它比焦炭在高炉内实际承受的压应力(约02mpa)大两个数量级，即焦炭的抗压强度远大于焦炭在高炉内承受的料柱压力，故压应力不是焦炭破坏的主要原因。33焦炭的化学性质焦炭的化学性质包括焦炭的燃烧性和反应性两方面。燃烧性是指焦炭在一定温度卜与氧反应生成co：的速度，即燃烧速度。其反应式为：c+02=co2反应性是指焦炭在一定温度下和co：作用生成co的速度。反应式为：c+co2=2co若这些反应速度快，则表明燃烧性利反应性好。般认为，为厂提高炉顶煤气中的co2含量，改善煤气利用程度。在较低温度下，希望焦炭的反应性差些为好：为厂扩大燃烧带，使炉缸温度及煤气流分布更为合理，使炉料顺利下降，也希望焦炭的燃烧性差一些为好。4.高炉冶炼喷煤工艺简述在炼铁厂冶炼过程中，高炉的原料主要是矿石和焦炭，其中焦炭是作为还原剂，发热齐和料柱骨架。改造前使用的还原剂只有焦炭，这就增加了焦比，使成本升高，炼铁厂为了提高总体经济效益，采用新工艺，把原煤经磨炼机制成煤粉，利用喷吹系统喷至高炉，煤粉司迅速燃烧。此法既降低了成本，降低了焦比，也提高了高炉的利用系数。但煤粉磨制及喷吹过程控制必须准确、安全、可靠，采用集散控制系统通过相应的控制技术保证制粉、输粉和喷吹安全可靠地顺利进行。原煤(烟煤或无烟煤)经皮带送至原煤仓，经磨煤机磨成煤粉，细粉通过布袋收尘器收入细粉仓中，经细粉仓进入储煤罐储存，待喷吹罐中煤粉经喷枪全部喷入高炉后，再将储煤罐中煤粉倒入。其中磨煤机内需负压操作，由排煤风机实现，所以须监控压力。另磨煤机接受由燃烧炉部分送热风，以便将煤粉烘干，温度是一个重要参数，须监控，同时也与燃烧炉部分遥相呼应。此处若温度低，则煤粉潮湿，将来送至喷吹工