焦炭化学成分对高炉冶炼的影响

焦炭的化学成分包括固定碳、灰分、硫分、挥发分和水分等。除水分外, 其它成分以干焦为基础计算。
1 焦炭的固定碳与灰分的关系
(1)固定碳含量高, 灰分含量低
固定碳和灰分是焦炭中最主要的组成部分, 两者互为消长关系。固定碳含量高, 单位质量的焦炭所能提供的热量和还原剂就多, 因而可降低焦比。实践表明, 固定碳升高 1%, 焦比可降低 2%。
(2)固定碳的高低取决于灰分的多少
在焦炭的工业分析中, 固定碳含量是根据其他几项分析结果计算出来{C固=100-(Ad +Vd+Sd)%}。可见, 灰分越高, 固定碳含量就越低。
2 灰分增加对高炉冶炼的影晌
灰分增加, 则造渣所需熔剂增加, 渣量增大, 不仅多消耗焦炭, 还使高炉下部透气性变坏, 影响高炉正常运行和减少产量；再者, 灰分增加还严重影响焦炭的耐磨性及高温强度, 对高炉冶炼的影响极大。这是因为灰分的硬度比煤质大, 破碎后的颗粒较粗,而在冶炼过程中又不熔融, 在结焦时, 灰分与固定碳之间有明显的分界面, 结构强度减弱；加之灰分质点与碳素质点的热膨胀系数不同, 受热时, 易沿界面产生裂纹；高温下灰分中的成分又被碳进行选择性的还原, 焦炭结构进一步疏松。这些, 都使焦炭的常温耐磨强度和高温耐磨、抗碎强度下降, 在料与料的摩擦冲击下, 产生粉末和碎焦, 在灰分分布不均匀时, 影响更大。根据我国高炉生产经验, 焦炭灰分增加 1%, 焦比升高 1.7%～2.5%, 熔剂消耗增加 4%, 渣量增加 3%, 生铁产量降低 2.2%～3.0%, 生铁成本升高 0.7%～1.0%。因此, 要求焦炭灰分越低越好。
目前, 世界主要产钢国家高炉所用冶金焦的灰分都小于 10%～11%。我国偏高, 重点企业焦炭的灰分约为 13%～15%。
3 硫、磷等有害杂质对高炉冶炼的影晌
(1)硫分对高炉冶炼的影
焦炭中的硫对高炉冶炼和生铁质量的影响甚大, 因为高炉冶炼中约 80% 的硫来自焦炭。焦炭含硫量的多少, 很大程度上决定着高炉采取的造渣制度与热制度, 因而影响熔剂消耗量、渣量、焦比和产量。经验表明, 焦炭中硫分每增加 0.1%, 焦比约升高 1.2%～2.0%, 产量降低 2% 以上。在焦炭含硫量高的条件下, 其含硫量变化对焦比的影响较含硫量低时的影响更大。这是由于焦炭含硫量高时, 焦比高, 因而焦炭含硫量增加 0.1% 时, 焦炭多带入的硫量也就较多, 相应熔剂消耗量、渣量和焦比的增长都要大。因此, 要求焦炭含硫量愈低愈好。
(2)磷分对高炉冶炼的影响
焦炭中一般含磷很少。近年来大量的研究表明, 焦炭灰分中不同程度的含有碱金属 K2O 和 Na2O。它们在高炉内循环积累,对焦炭和烧结矿、球团矿的强度以及炉衬寿命都有极坏的影响。因此, 要求焦炭含碱金属钾、钠要

少。
4 挥发分对高炉冶炼的影响
挥发分是炼焦过程中未分解炭挥发完的有机物质, 当焦炭重新加热到 900℃左右时, 以气体成分挥发出来, 如 H2、CH4 和 N2 等。挥发分本身对冶炼并无什么影响, 但其含量反映了焦炭的成熟程度。正常情况下, 焦炭的挥发分一般为 0.7%～1.2% 左右,, 此种焦炭成银灰色, 敲击有金属声音。挥发分含量过高, 表示焦炭成熟程度不够, 颜色发黑, 敲之声音暗哑夹生焦 (黑头焦)多, 不耐磨, 在炉内易产生碎屑而降低料柱透气性, 并增加炉尘量和炉尘中含碳量。含量过低, 说明结焦过火, 这种焦裂纹多, 极脆, 受冲击时易产生碎块粉末, 同样于高炉冶炼不利。因此, 要求挥发分含量要适当。
5 水分对高炉冶炼的影晌
焦炭中的水分是湿法熄焦时渗入的, 要求水分少而稳定。因为在焦炭按质量入炉的情况下, 水分波动必然引起入炉干焦量的波动, 从而导致炉缸热制度的波动, 不利于炉况的稳定。焦炭含水量与熄焦操作和焦炭块度有关。块度小, 比表面积大, 吸附的水分就多。水分太高, 影响入炉粉焦的筛除。我国规定, 大于 40mm 者水分为 3%～5%, 大于 25mm 者, 水分为 3%～7%。通常水分为 2%～6%。因此, 要求水分要稳定。