焦碳小結(jié).ppt

1、焦炭小結(jié),內(nèi)容架構(gòu) 第一部分：理論介紹 第二部分：實(shí)踐演練,下一步,第一部分：理論介紹,一、相關(guān)概念 1、焦炭：是由煤作原料經(jīng)過(guò)一定的工藝制成的呈銀灰色或 黑灰色的堅(jiān)硬多孔體。 2、焦比：是指冶煉1噸生鐵所需要的干焦量。 3、焦炭的負(fù)荷：每批爐料中鐵礦石總量與每批爐料中焦炭 量的比值 4、焦炭的機(jī)械強(qiáng)度（包括焦炭的耐磨性、抗壓強(qiáng)度、抗沖 擊的能力） 5、焦炭的熱強(qiáng)度是指焦炭入爐后在高溫區(qū)下的耐磨性 6、焦炭的反應(yīng)性是指高溫下與CO2反應(yīng)形成CO的能力 7、焦炭的抗堿性是指焦炭在高爐內(nèi)抵抗堿金屬鉀（K）鈉（Na）及其鹽類作用的能力,下一步,二、焦炭的化學(xué)組成,焦炭主要由： 固定碳（C）、灰分（A

2、）、 揮發(fā)分（V）、水分（M）、硫（S）、 和磷（P）組成,下一步,三、各種化學(xué)成分所起的作用,1、固定碳 作為碳源，每煉一噸鐵所需滲碳消耗的 焦炭在50公斤。 提供高爐冶煉所需的還原劑。 包括：直接還原、間接還原兩種 我國(guó)焦炭中固定碳含量一般為82%-84%。 焦炭中固定碳含量每提高1%，可降低焦比2%而 且焦比基數(shù)越高，固定碳對(duì)焦比的影響越顯著。 如果焦炭中固定碳含量每噸提高1%，那以焦炭3200元/t來(lái)計(jì)算的話，每噸可節(jié)?。?2000.02=64元,下一步,三、各種化學(xué)成分所起的作用,2、灰分 它和碳是此消彼長(zhǎng)底關(guān)系，灰分高，碳含量就少。 降低焦炭強(qiáng)度,原因就是炭與灰分的遇熱膨脹系數(shù)不同

3、,灰分低,先膨脹,產(chǎn)生作用力,使得焦炭破裂; 焦炭灰分大部分是SiO2（二氧化硅)50%左右和Al2O3(三氧化二鋁)30%左右，這兩種是酸性氧化物，必須增加堿性熔劑用量。 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)是：焦炭灰分增加1%，焦比升高2%，產(chǎn)量降低3%。,下一步,三、各種化學(xué)成分所起的作用,3、水分 影響焦炭水分的因素： 主要是熄焦方式，傳統(tǒng)的是濕法熄焦，為充分熄焦，水分含量約為4%-6%，高時(shí)可達(dá)10% ；干法熄焦時(shí)，水分一般在0.5%，南方由于運(yùn)輸和貯存過(guò)程中焦炭吸收大氣中的水分，焦炭水分也可達(dá)1%-1.5%,下一步,三、各種化學(xué)成分所起的作用,水分含量不同的影響 A：適當(dāng)含量的水，不增加爐內(nèi)燃料消耗（因?yàn)橛坞x

4、水蒸發(fā)的理論溫度時(shí)100OC,但要燃料塊內(nèi)部也達(dá)到100OC，從而使?fàn)t料中的游離水全部蒸發(fā)掉，就需要更高的溫度，一般在120OC就可以，有些大塊要達(dá)到200OC才能全部蒸發(fā)）反而會(huì)降低爐頂溫度，有利于爐頂設(shè)備的維護(hù)，延長(zhǎng)其壽命，并且，隨著爐溫的降低，使煤氣體積縮小，降低煤氣流速，從而減少爐塵吹出量 B:水分過(guò)高（超過(guò)國(guó)標(biāo)）會(huì)使焦粉粘附在焦炭表面，影響焦炭的篩分效果，因而惡化高爐內(nèi)料柱的透氣性從而使煤氣分布不均影響高爐順利運(yùn)行。,下一步,三、各種化學(xué)成分所起的作用,4、硫 促使鐵與碳的結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點(diǎn)的FeS（硫化鐵），使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動(dòng)性。（高爐冶煉中，80%以

5、上的S來(lái)自于焦炭，其余有一部分來(lái)自于燒結(jié)礦）因此降低焦炭含S量對(duì)降低生鐵含S量具有重大意義。 焦炭中含S升高，必須相應(yīng)提高爐渣堿度以改善爐渣脫硫能力，從而使石灰石用量增加，渣量增加，焦比升高，產(chǎn)量降低。一般而言，焦炭含硫升高0.1%，焦比升高1.5%，產(chǎn)量降低2%。,下一步,三、各種化學(xué)成分所起的作用,5、磷 （4）焦炭中含P較少，對(duì)生鐵質(zhì)量無(wú)大影響，我國(guó)焦炭含P一般都低于0.05% 注：磷可使鐵水的流動(dòng)性增加，因?yàn)榱捉档土松F熔點(diǎn)，所 以有些制品內(nèi)往往含磷較高，然而磷的存在又使鐵增加 硬脆性。要增加生鐵的流動(dòng)性，含硫量可達(dá)1.2% 焦炭中的磷是由煤煉焦時(shí)全部轉(zhuǎn)入，故焦炭磷含量的高 低決定于煤

6、中含磷量。 磷一般來(lái)自于鐵礦石中，通過(guò)焙燒可以降低含磷量,下一步,三、各種化學(xué)成分所起的作用,（6）、揮發(fā)分 揮發(fā)分過(guò)高表示有生焦，強(qiáng)度差； 揮發(fā)分過(guò)低表示焦炭燒結(jié)過(guò)度，會(huì)造成焦炭裂紋多易碎。 一般成熟焦炭的揮發(fā)分在0.5%-1.0%，有些也在1.0%-2.0%（煤的配比不同造成的） 組成：主要由碳的氧化物和氫組成，揮發(fā)分中 CO 25%-50%, CO210%-40%, H2 5%-10%, CH4 1%-5%, N2 3%-15%.,下一步,四、焦炭的作用,（1）、提供高爐冶煉所需要的大部分熱量 （2）、提供高爐冶煉所需的還原劑 （3）、焦炭是高爐料柱的骨架：高爐冶煉過(guò)程發(fā)生在煤氣上升和爐

7、料下降的相向運(yùn)動(dòng)和相互作用之中，整個(gè)爐料的透氣性是高爐運(yùn)行的關(guān)鍵。在料柱上部，焦炭起煤氣層分配流的作用，在料柱中部，焦炭起骨架作用，支撐經(jīng)過(guò)磨損的鐵礦石，使煤氣正常上升，在料柱下部，高溫下仍以固態(tài)塊狀存在的焦炭與已經(jīng)成為液態(tài)的鐵水和熔渣混在一起或?yàn)槊簹馍仙c鐵水、爐渣下降的疏松骨架 （4）、生鐵形成過(guò)程中滲碳的碳源,下一步,五、高爐冶煉對(duì)焦炭質(zhì)量提出的要求,（1）固定碳含量要高，灰分要低； （2）含S、P雜質(zhì)要少； （3）焦炭的機(jī)械強(qiáng)度（包括焦炭的耐磨性、抗壓強(qiáng)度、抗沖擊的能力）要好 （4）粒度要均勻，粉末要少 （5）水分要穩(wěn)定：水分波動(dòng)會(huì)引起干焦量的波動(dòng)，從而引起爐況的波動(dòng)。因?yàn)榻固渴前粗亓?/p>

8、入爐的 （6）焦炭的反應(yīng)性要低，抗堿性要強(qiáng)。,冶金焦的冶金焦的技術(shù)指標(biāo).doc技術(shù)指標(biāo),下一步,焦炭的抗堿性,1、焦炭的抗堿性是指焦炭在高爐內(nèi)地抗堿金屬鉀（K）鈉 （Na）及其鹽類作用的能力。 2、焦炭本身所含鉀、鈉堿金屬很低（0.1%-0.3%），但是 在高爐冶煉中由礦石帶入的大量鉀、鈉在高爐內(nèi)造成堿的循 環(huán)，并富集在焦炭中，使?fàn)t內(nèi)鉀鈉含量可高達(dá)3.0% 以上。 具體影響： （1）、對(duì)焦炭反應(yīng)性的影響 。 （2）、對(duì)機(jī)械輕度的影響。 （3）、對(duì)高爐操作的不利影響 。,下一步,補(bǔ)充CRI和CSR,兩者關(guān)系：CRI每降低1%，CSR就增加1.45%，反之亦然。 （來(lái)自于昆鋼試驗(yàn)） CRI 1、C

9、RI（焦炭反應(yīng)性）是衡量焦炭在高溫下抵抗CO2氣化能力的化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)。反應(yīng)性若高被二氧化碳溶損的比例就高，它能導(dǎo)致焦比升高，焦炭的氣孔增大；氣孔壁變薄，抗碎強(qiáng)度下降，導(dǎo)致焦炭裂碎產(chǎn)生粉率比例大影響透氣性，所以反應(yīng)性要低一些。 2、計(jì)算CRI=(mm1)/m 其中：m：指的是焦炭的試樣質(zhì)量 m1：指的是反應(yīng)后殘余焦炭的質(zhì)量,下一步,補(bǔ)充CRI和CSR,CSR 1、CSR（反應(yīng)后強(qiáng)度 ）是衡量焦炭經(jīng)受CO2和堿金屬侵蝕狀態(tài)下，保持高溫強(qiáng)度的能力 ，顯然，希望焦炭高溫強(qiáng)度高些。 目前國(guó)內(nèi)外要求該指標(biāo)大于60%，高爐生產(chǎn)上用焦以達(dá)到：寶鋼70.4%，首鋼64.6%，德國(guó)蒂森廠66.3%，美國(guó)克萊爾頓

10、廠63.5%，我國(guó)中小型高爐要求大于55% 計(jì)算方法：CRS=m2/m1 其中：m2指的是轉(zhuǎn)鼓后大于10mm粒級(jí)焦炭質(zhì)量 m1指的是反應(yīng)后殘余焦炭質(zhì)量 檢測(cè)方法： 取粒度（201）mm的干焦0.2kg先測(cè)定其反應(yīng)性，再將測(cè)定反應(yīng)性后的試樣全部裝入直徑130mm，長(zhǎng)70mm的小轉(zhuǎn)鼓、內(nèi)，以20r/min的速度轉(zhuǎn)30min，取出過(guò)10mm的方孔篩，以試樣粒度大于10mm的質(zhì)量與原質(zhì)量的百分比為熱轉(zhuǎn)鼓指數(shù)。,下一步,研究前沿：縛硫焦的一些介紹,一、前言（為何要研究縛硫焦） 在高爐冶煉過(guò)程中，為了降低生鐵中的硫分，要加入石灰石作助溶劑。若將粉末狀的石灰石配入煉焦的高硫煤中，將有較多的硫以CaS的形式固

11、定下來(lái)，在高爐冶煉過(guò)程中，直接進(jìn)入爐渣，以降低生鐵含硫量，這樣既滿足了高爐冶煉的要求，又拓寬了高硫煤的應(yīng)用范圍。,下一步,研究前沿：縛硫焦的一些介紹,二、縛S焦的配比 生產(chǎn)縛硫焦，即煉焦時(shí)加入8%的CaO縛硫劑，使焦炭中的一部分有機(jī)硫S與CaO形成CaS（大約占全部硫含量的30%-50%），燒結(jié)后進(jìn)入灰分中，高爐冶煉時(shí)直接進(jìn)入爐渣，從而提高爐渣的脫硫能力，這是利用高S煤煉焦的有效辦法,下一步,研究前沿：縛硫焦的一些介紹,三、縛硫焦的主要特性 （1）、縛硫焦改變了焦炭中硫的存在形式。 （2）、縛硫焦的灰分與揮發(fā)分增高 。 （3）、改善了加熱強(qiáng)度，提高了焦炭質(zhì) 量 。,下一步,研究前沿：縛硫焦的一些介紹,四、縛硫劑對(duì)爐墻的腐蝕問(wèn)題 （1）實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)煤中CaO含量低于24%、爐溫在1400OC以下時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)硅磚的腐蝕作用；當(dāng)CaO含量和溫度均高于以上數(shù)值時(shí)，發(fā)現(xiàn)有硅酸玻璃相（一種結(jié)晶形式，易碎）生成，磷石英骨架（沒有查到）被破壞，造成硅磚有剝蝕現(xiàn)象 （2）一般情況下，縛硫焦中的CaO含量一般在10%以下，炭化室溫度低于1400OC，對(duì)焦?fàn)t的腐蝕影響不大。在工業(yè)生產(chǎn)中，硅磚長(zhǎng)期受縛硫焦的影響程度，尚無(wú)實(shí)踐,下一步,