青钢银钢炼铁公司5、6#高炉焦炭烘干工艺

青钢银钢炼铁公司5、6#高炉焦炭烘干工艺目录第一章： 文 献 综 述1.1焦炭在现代炼铁业的作用1.1.1简述烟煤在隔绝空气的条件下，加热到9501050，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦(高温干馏)。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。铸造焦是专用于化铁炉熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北。焦炭的主要物理性质如下：真密度为1.81.95gcm3；视密度为0.881.08gcm3；气孔率为35%55%；散密度为400500kgm3；平均比热容为0.808kJ(kgk)(100)，1.465kJ(kgk)(1000)；热导率为2.64kJ(mhk)(常温)，6.91kg(mhk)(900)；着火温度(空气中)450650；干燥无灰基低热值为3032kJg；比表面积为0.60.8m2g。焦炭由煤在高温下（9001000）干馏而成。它的化学成分完全能满足高炉炼铁的要求；机械强度大大高于木炭；热稳定性比白煤好；气孔度虽不如木炭，但比白煤大得多。焦炭是现代高炉理想的燃料，也是目前高炉的主要燃料，但由于炼焦过程中必须配入足够数量的结焦性能良好的焦煤才能获得优质焦炭，而除少数国家外，我国和世界各国焦煤资源均不足。因此，各国都尽力采取各种措施降低高炉焦炭消耗，同时寻找合适的代用燃料。为了降低焦比，目前世界各国普遍采用从高炉风口喷入部分燃料以代替部分焦炭。喷吹用燃料有煤粉、重油和天然气。至于选用何种燃料为宜，一般根据各国资源条件而定，我国主要是喷吹煤粉。作为代用燃料，目前国内外都在研究用无烟煤、贫煤、褐煤等非结焦煤的成型技术，按工艺生产流程可分为热压成型和冷压成型两类。在高炉上使用型焦目前尚处于冶炼试验阶段，根据国外大多数高炉型焦冶炼试验表明，在炉况稳定顺行条件下，型焦是可以代替焦炭作为高炉燃料的。但型焦的强度（尤其是热强度）比冶金焦差，有待进一步研究解决。到目前为止，高炉炼铁仍然是最高效最经济的，而现代高炉生产中还没有任何燃料可以完全替代焦炭，如何提高焦炭质量，降低焦比，进而实现高炉生产的稳定、顺行、经济、高效、长寿仍是炼铁工作者最重要的现实课题。1.1.2焦炭在高炉生产中的作用 焦碳对高炉冶炼的影响是全方位的，一切稳定、顺行、高产、低耗的高炉，无例外的使用优质焦炭。瑞典Lulea厂1987年焦炭质量指标为:灰份7.37%，挥发份:0.6%, S:0.64%, M40: 85%。1994年，首钢使用140余家山西地方土焦，灰份波动于15%-24%之间，高炉无法稳定生产。由于焦炭强度差，炉缸温度严重不足，影响了高炉的顺行和指标的改善。焦炭在高炉生产主要作用：首先，焦炭提供高炉冶炼所需要的大部分热量。焦炭在风口前被鼓风中的氧燃烧，放出热量，这是高炉冶炼所需要热量的主要来源（高炉冶炼所消耗热量的70%80%来自燃料燃烧）。其次，焦炭提供高炉冶炼所需的还原剂。高炉冶炼主要是生铁中的铁和其他合金元素的还原及渗碳过程，而焦炭中所含的固定碳（C）以及焦炭燃烧产生的一氧化碳（CO）都是铁及其他氧化物进行还原的还原剂。再次，焦炭是高炉料柱的骨架。由于焦炭在高炉料柱中约占1/31/2的体积，而且焦炭在高炉冶炼条件下既不熔融也不软化，它在高炉中能起支持料柱、维持炉内透气性的骨架作用。特别是在高炉下部，矿和熔剂已全部软化造渣并熔化为液体，只有焦炭仍以固体状态存在，这就保证了高炉下部料柱的透气性，使从风口鼓入的风能向高炉中心渗透，并使炉缸煤气能有一个良好的初始分布。最后，生铁形成过程中渗碳的碳源。每吨炼钢铁渗碳消耗的焦炭在50Kg左右。1.2焦炭的工业分析和元素分析按水分、灰分、挥发分和固定碳测定焦炭的组成称为工业分析；按焦炭所含碳氮、氧、硫等元素测定的组成称为元素分析。它们的内容是：1.2.1水分用符号M表示。影响焦炭水分的因素主要是熄焦方式，传统的湿法熄焦时，为充分熄焦水分含量约为4%6%，高时可达10%以上；干法熄焦时，一般为0.5%以下，但在南方由于运输和贮存过程中焦炭吸收大气中的水分，焦分也可达11.5%。许多中小钢厂焦炭露天存放，预计时焦炭水分过饱和，可达18%以上。焦炭水分应保持稳定，水分波动会引起称量不准而造成炉动。水分过高还会使焦粉粘附在焦块上，影响焦炭筛分效果而恶化高炉内料柱的透气性。在湿法熄焦时，因喷水、洒水条件和焦炭块度不同，焦炭水分不稳定。焦炭中的物理水份在高炉上部即可蒸发，对高炉冶炼影响不大，但却影响秤量干焦量的准确性。焦炭含水量的波动势必引起干焦量的波动，从而导致炉缸热制度的波动，影响高炉工长控制铁水硅数。干焦量的变化也能引起焦炭布料分布偏差，使得炉顶煤气分布偏离最佳控制状态，给高炉造成不利影响。生产上常常用焦炭中子测水仪连续测定焦炭水分，通过微机自动计算干焦重量，自动补偿称量亏，使入炉焦炭量保持准确以消除水分波动造成的炉况不稳【1】。1.2.2、灰分用符号A表示。焦炭灰分主要是酸性氧化物SiO2、Al2O3，生产中要用CaO来造渣，造成高炉炼铁渣量增大，焦比升高。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加2%2，5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。我国高炉用焦炭的灰分含量一般在11%15%，比其他国家要偏高一点（美、德、法、英、日、俄罗斯等一般10%）。1.2.3、挥发分用符号V表示。常用它来判断焦炭是否成熟，挥发分过高表示有生焦强度差；过低则表示焦炭过火，过火焦炭裂纹多易碎。一般成熟焦炭的挥发分在0.51%，在配煤中气煤量配得多时，也可达12%。挥发分主要由碳的氧化物和氢组成，也含有少量CH4和N2，其组分多少与配煤和炼焦工艺有关，挥发分中CO占25%50%,CO210%40%，H25%30%，CH41%5%，N23%15%。1.2.4、碳用符号C固表示，它是煤经高温干馏后残留的固态可燃性物质。一般是用下式算得1.2.5、氢在焦炭中以有机氢和挥发分中以H2的形态存在。焦炭中，H2含量约为0.4%0.6%。由于氢含量与焦炭成熟程度有很好的相关性，而且敏感度大，所以有些人认氢含量判断焦炭成熟程度比用挥发分含量判断更科学可靠。1.2.6、氮在焦炭中以有机氮和挥发分中氮的形态存在，焦炭中的氮含量在0.7%1.5%。焦炭中的氮在焦炭燃烧时会形成氮的氧化物（NO、NO2）而污染环境。1.2.7、硫在焦炭中以无机硫化物、硫酸盐和有机硫三种形态存在，测定的硫是这三总和称为全硫。焦炭的含硫量主要取决于炼焦配煤中的硫含量，在炼焦过程中，煤中的硫75%95%转入焦炭，其他进入焦炉煤气。我国焦炭中含硫量在0.5%1.3%。硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有11%来自矿石，3.5%来自石灰石，82.5%，来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于1.6%，硫分每增加0.1%，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加3.7%，矿石加入量增加0.3%高炉产量降低1.5%2.0%。冶金焦的含硫量规定不大于1%，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4%0.7%【2】。1.2.8、氧在焦炭中的含量很少，一般是用下式算得：1.2.9高炉生产中焦炭中的矿物质种类及存在形态。在高炉入炉焦中含有多种矿物质元素,按其含量可以分为:主要元素Si、A l、Fe、Ca、Mg(在灰分中含量大于1%);次要元素Ba、Ti、K、Na(在灰分中含量大于0.1%)以及微量元素Mn、V(在灰分中含量大于0.01%)。风口焦与入炉焦中矿物质元素的种类差别不大,但含硅和铝的物种含量均显著降低;含铁、钙、钾和钠的物种含量均明显升高。1.3高炉生产中焦炭质量评价体系一、焦炭的机械强度是指成品焦炭的耐磨性、抗压强度和抗冲击的能力。测定焦炭机械强度的方法是转鼓试验。目前使用的转鼓有两种，即大转鼓（松格林转鼓）和小转鼓（米库姆转鼓）。大转鼓直径2000 mm，宽800mm，转鼓两端用直径2000mm的两块板，其间以127根长800mm，直径25mm的圆钢沿圆周焊接，圆钢间隙为25mm，转鼓中心有轴，由电动机带动。试验时，取410kg粒度大于25mm的焦炭装入鼓内，以10r/min的速度旋转15min，用鼓内残留的焦炭公斤数为焦炭转鼓指标，以鼓外焦块中小于10mm的碎焦公斤数为焦炭耐磨指数。一般中型高炉用的焦炭的大转鼓指数应在295315kg之间，大型高炉应在315kg以上，鼓外小于10mm的应低于45kg 。 小转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒，钢板厚6 8mm，鼓内径和内宽均为1000mm，内壁每隔90焊角钢（100mm x 50mm x10mm）一块，共计4块。试验时，取50kg大于60mm的试样装入鼓内，以25r/min的速度旋转4min。试验后用直径40mm和直径10mm的圆孔筛筛分，以大于40mm的焦炭占试样总质量的百分数为抗碎强度指标，用的M40表示；小于小于10mm的焦炭占试样总重量的百分数为耐磨强度指标，用M10表示。中型高炉M40在6070%，大型高炉在80%以上，M10均应在8%以下。大小转鼓测定焦炭强度，以小转鼓为好。应该指出，大小转鼓强度指标只代表焦炭的冷态强度，不能代表焦炭在高炉内的实际强度。而且目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在4025mm为好。大于80mm的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。二、焦炭的热强度是指焦炭入炉后在高温下的耐磨性。由高炉解剖发现：焦炭一般至炉腰以下才变小，靠近风口循环区粒度减小最快。而焦炭的耐压强度一般为56MPa，应完全能满足高炉要求（高炉风口平面料柱压力一般不大于0.1MPa）。由此推论主要是焦炭在高温区发生碳素溶解损失反应，以及风口循环区高速气流引起的回旋运动而破损。因此，对焦炭除进行冷强度检验外，还应进行反应性和热转鼓强度的检验。检验方法是：取粒度20mm干焦，先测定其反应性，再将测定反应性后的试样全部装入直径130mm、长70mm的小转鼓内，以20r/min的速度转30min，取出过10mm的方孔筛，以试样粒度大于10mm的质量与原质量的百分比为热转鼓指标。目前国内外要求该指标大于60%，高炉生产上用的焦炭已达到：宝钢70.4%，首钢64.6%，瑞典64%德国蒂森厂66.3%；美国克莱尔顿厂63.5%，我国中小型高炉要求大于55%。 三、高温冶金性能CRI 和CSR: (其中CRI是指焦炭的化学稳定性，CSR是指焦炭在炉内的高温强度。CRI是指焦炭与CO气体反应而气化的难易程度。在高炉内上升煤气中的CO与下降的焦炭块相遇而反应:CO2+C(焦)=2C0。反应后的焦炭失重而产生裂缝，同时气孔壁变薄而失去强度。焦炭是炼铁生产的还原剂、热源和料柱骨架，前两方面功能可在一定程度上由喷吹燃料取代，料柱骨架的功能则随着高炉的大型化及冶炼的强化而需进一步加强，特别是随着喷煤量的提高和焦比的降低，焦炭负荷不断增加，焦炭在炉内的料柱骨架作用变得更为重要。此，冶金工作者既注意焦炭的反应性，还应注意反应后强度，即所说的热强度，对高炉用焦来说希望反应性小一些为好。焦炭反应性与焦炭的粒度比表面积及碱金属、铁、钒等的催化作用有关。更重要的是要通过配煤、炼焦等工艺使生产出的焦炭具有抗反应性好的微观结构。CRI越低，CSR越高，焦炭的高温冶金性能就越好，在炉内支撑料柱的作用就越强。过去仅用工业分析及冷态强度等指标考核焦炭质量，不能充分反映焦炭在高炉内的实际状况。焦炭的冷强度指标(M40和M10)并不能完全代表其在炉内的性能，冷强度相近的焦炭，其高温反应后强度也有可能存在很大差异。真实地反映了焦炭在高炉内的行为，对高炉生产有相对较强的指导意义，因此越来越受到炼铁界的重视。焦炭的热态性能不好(CRI高、CSR低)，会使块状带透气性变差，软熔带位置下移。表现为中心气流变弱，边沿气流增强;炉缸中心死料柱增大，风口及回旋区的碎焦量增加，炉缸透液性变差，铁口深度减小等。这些都会严重影响高炉顺行。还会引起高炉直接还原度升高和煤气化学能利用降低，导致焦比升高，能耗增加。重视焦炭的高温性能，全面了解焦炭冶金性能，对于高炉炼铁生产顺行和节能降耗意义重大。焦碳冶金性能对高炉冶炼的具体影响见下表: 表1-1焦碳冶金性能对高炉冶炼的影响1 四、成分和性能的稳定性以及粒度:与所有入炉原料相同，焦炭成分和性能波动会导致高炉冶炼行程不稳定，对高炉提高生产效率及降低燃料消耗量十分不利。与铁矿石及熔剂等不同，焦炭不能采用大露天大型料场堆存，用混匀中和的办法减少其成分的波动。这中由于与高炉配套的焦炉没有很大的生产能力，难以维持相当规模的焦炭贮存量;更为重要的原因是，焦炭长期贮存会降低其品质，所以对焦炉生产的稳定必提出了更高的要求。与含铁原料一样，焦炭的平均粒度及粒度分布范围，随冶炼技术的进步，近年来有逐步缩小的趋势。有两方面的因素对焦炭的平均粒度提出了不同的要求;一是缩小焦炭粒度，缩小焦炭粒度可使焦炉产品中成品率提高，降低焦炭成本，这是从纯经济因素考虑的。二是从冶炼过程考虑，这了加速炉内传热和传质过程，铁矿石的粒度在逐渐缩小，并确实取得了降低吨铁能耗的效果，而焦炭粒度应与缩小的矿物质石粒度相适应，二者粒度维持恰当的比值，可以减少焦炭及矿石层在炉内的相互混合，从而降低炉料透气性的程度。 但另一种的理由由认为。矿石与焦炭在炉内毕竟是分层装入的，焦与矿互相混合只发生在两层交界处的局部，而单独成层的是多数。焦炭料粒度越大由分层的透气性越好，在熔带中则焦窗的透气性良好;在软熔带以下只有焦炭构成的料柱内产生液泛的可能性也越小。此外，由于炉料下降过程中的摩擦，焦炭粒度是逐渐缩小的，为了防止炉缸中焦炭粒度过小引起炉缸堆积而带来年故障，入炉焦炭的粒度应稍大。处理这一矛盾应在保证高炉操作顺行的前提下尽量采用不着小。粒度焦炭，根据经验焦炭应比矿石的平均粒度大35倍为最佳。若取矿石的粒度为12 mm，则焦炭的粒度应为4060mm。大于60mm的焦炭应该筛出，破碎至60mm以下。近年来，国内外大中型高炉生产中，将25mm料级的焦丁与矿石一起混装，每吨生铁加入量为1525kg，取得很好的冶炼效果。1.4高炉中不同部位焦炭的状态和行为高炉炉料主要包括铁矿石(球团矿、烧结矿和天然块矿)、焦炭和熔剂(石灰石)。在冶炼过程中，炉料分批从炉顶依次装入炉内，高温空气或者富氧空气从风口鼓入，使焦炭在风口前的回旋区内激烈燃烧。燃烧后产生的CO作为高炉冶炼过程的主要还原剂，产生的热能是高炉冶炼的主要热源。高炉炉型结构从上到下可以分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五段，根据高炉中物料状态和温度的不同可分为块状带、软熔带、滴落带的活动焦炭层和呆滞焦炭层、风口回旋区。这几个部位的CO浓度和CO2含量都不相同，焦炭的状态和行为也都不一样。一、块状带焦炭块状带是指炉腰以上温度低于1000左右的部位，由于矿石还处于固态且无粘着现象，所以这部位的炉料基本保持层状。炉料刚进入炉内的时候，温度与外界环境温度接近。炉料在块状带中向下移动过程中温度逐渐升高，升到1000C左右，这个蓄热过程为进入软熔带的矿石参与直接还原起到了至关重要的作用。这部位的温度低于炼焦温度，焦炭承受热的作用影响很小，在这部位焦炭的强度和块度下降很小。在块状带下部，铁矿石中的铁氧化物与上升炉气中CO发生间接还原反应生成CO2，CO2在800OC以上与焦炭产生明显的气化反应生成CO，对于这种碳的消耗称为碳溶反应。块状带焦炭的碳溶反应程度低，对焦炭的质量影响不大，碳的损失一般不超过10%，块度直径大致平均减少12mm7。但是炉顶温度过高或者焦炭反应性过高都会导致焦炭在块状带的碳溶损失增大，导致CO的利用效率降低。二、软熔带焦炭软熔带处在炉腰和炉腹处，温度在9001300左右的部位。这部位因为矿石开始熔化，故称为软熔带。由于温度和气流分布的关系，软熔带通常形成“八”形，这部位焦炭和矿石仍然保持相间存在。但是由于这部位的温度较高，矿石开始由表及里逐渐软化熔融，而焦炭仍然以块状存在，从而起到疏松高炉炉料、保持煤气气流畅通作用。由于这一区域是碱富集区，碳溶反应剧烈，焦炭中的碳的损失可达到30%一40%。在此部位，有较多的碎焦和焦粉产生，不利于气流畅通。因此，保持焦炭块度均匀和改善碳溶反应后强度都对高炉软熔带状态有重要的影响。三、滴落带焦炭在软熔带的下部有一中心料柱，料柱完全由焦炭组成，这个区域温度在1350以上，此处的碳溶反应已经减弱，主要是承受不断滴落的液渣和液铁对焦炭冲刷坏作用。同时在这个区域的焦炭对液铁有渗碳作用，使软熔带半融化的液铁中的碳含量由不到1%增加到2%以上，直到进入炉缸时达到4%左右，完成铁的渗碳过程6。渗碳对焦炭的块度有一定的影响。此处的焦炭己是炉料中唯一的固相物质。在滴落带的碳溶反应不剧烈，焦炭仍能够保持一定的块度和强度，因此它仍成为上升气流的通道，起到保持高炉具有一定的透气性、分配气流以及透过液铁和液渣的作用。有时称滴落带为焦炭栅格。焦炭在滴落带中保持良好的块度、有一定的透气性对软熔带因中心气流强而保持“八”字形起到重要作用，而且在很大程度上能促使高炉顺行。中心料柱的焦炭大部分是来自软熔带最上部，当软熔带顶层熔融而分裂开并向下移动时，“八”形顶端产生穿透作用，以致焦炭向下滑动，直到顶端新的软熔层形成。也有一部分焦炭是来自软熔带各个层间受到一定碳溶反应的焦炭，这部分焦炭处于中心料柱焦炭堆的外围，它与滴落带的一部分焦炭向下运动，进入风口区，最后全部烧掉。这部分焦炭称为活动层。中心料柱的下部有一堆焦炭，它受到上部炉料的重力、下面液铁液渣的浮力和四周风口鼓风的压力，形成一个平衡状态，因为处于相对静止状态，称为死料柱或呆滞层。四、风口回旋区焦炭风口回旋区周围的焦炭来源不同，块度不一，这部分焦炭对整个高炉的冶炼操作影响很大。热空气由风口鼓入后，形成一个略向上翘起的袋状空腔，即为回旋区。焦炭在此承受2000以上的高温，被鼓入的热风带动进行强烈的旋转，焦炭之间互相撞击，并发生剧烈的燃烧，从而为高炉提供冶炼所需热量和还原气体CO。残留在焦炭中的灰分在此时也迅速分解。因此，焦炭进入到此区域迅速粉化。空腔的外围因鼓风动能和炉料移动，焦炭以不同状态分布在整个风口区域。回旋区的外围因鼓风动能和炉料移动关系，焦炭以不同状态分布在整个风口区块度较大的焦炭，它是回旋区燃烧的焦炭来源，其块度的完整性和承受热力作用的强弱能力对风口区状态有重要作用。由于它己受到一定碳溶气化反应和磨损，表面呈中等棱角和部分钝圆状态，这部分焦炭称为炉腹焦。区域3是己经在回旋区燃烧过的焦炭，并且仍不断在回旋区内循环，称为回旋区焦炭。它由于承受较大机械力和热的作用，所以块度较小呈钝圆状，其表面因高温影响有较高的石墨化度。一般情况下越向高炉中心焦炭块度越小，因受鼓风动力而吹向远处。区域4是在整个回旋区焦炭的下方，它是一个很紧密的结构，有碎裂的小粒焦块，同时夹杂因重力流下的液渣和液铁，称为雀巢焦。强度好的焦炭，雀巢焦层不大，数量不多，但易碎裂的劣质焦炭则雀巢焦量多且易向中心偏移，导致碎焦充满料柱空隙，影响渣铁液滴向下的正常渗透。雀巢焦层的下方是大块的焦炭区5，由中心料柱呆滞层焦炭移动和风口与风口间的焦炭堆向下移动所形成，它们不可能再进入回旋区，而浮在液渣上面，渣铁通过这些焦炭向下渗透。区域6是呆滞层焦炭，它始终处于稳定状态直到碳素完全溶解，灰分进入渣中为止。1.5高炉中焦炭性质的变化1.5.1高炉中焦炭强度的变化焦炭强度是焦炭保持块度稳定的条件，高炉中焦炭的强度变化和块度变化类似，其转鼓指数在炉腰以下部位开始明显下降，但是在死料柱部位的焦炭下降幅度却很小，可见在炉腰部位的碳溶反应是焦炭结构受到破坏强度降低的重要原因，温度也是导致焦炭强度降低的一个因素。1.5.2高炉中焦炭块度的变化焦炭块度在高炉中的变化对保证高炉具有良好的透气性有重要的意义，理想的状态是焦炭下降到风口区域仍然能够保持一定的块度，且焦炭经过剧烈的碳溶反应不产生太多的粉焦。焦炭在高炉中从上到下的移动过程中，由于受到各种机械力的作用，有一定的磨损产生，这一磨损对焦炭块度的变化有影响。在高炉中焦炭发生碳溶反应到一定程度以后，在一定的外力作用下，焦炭受到磨损外的另一种体积破碎导致块度显著减小。焦炭从料线到风口，平均块度减小大约在20%一40%。这不包括贴近炉墙处的粉焦，由于这些粉焦是逐渐形成的，受炉料和煤气流的影响，有较多的粉焦堆积在炉墙部位。当焦炭下降到软熔带由于发生激烈的碳溶反应，焦炭的平均尺寸下降很大，而在滴落带的焦炭块度变化很小。1.5.3高炉中焦炭的碳损失焦炭中碳含量由于灰分的不同大约在85%一90%之间，除了不到l%的碳随高炉煤气以及细焦粉形式逸出高炉外，其余的碳全部消耗在高炉中。在风口前燃烧的碳含量占55%一65%，生铁渗碳占7%一10%，料线风口间发生碳溶反应占25%一35%，其他元素还原反应及损失占2%一3%6。高炉为了降低焦比，节约成本和强化冶炼的需要，大多数高炉都在风口喷吹油、煤粉、天然气等辅助燃料，随着喷吹量的增大，焦炭在风口前燃烧的比例相对减小。在高炉中，焦炭通过碳溶反应生成的CO是冶炼过程的重要还原剂，从焦炭质量考虑希望经过一定碳溶反应的焦炭仍能保持冶炼必需的块度和强度。1.5.4高炉中焦炭的灰分及灰中成分的变化焦炭入炉后，灰分的含量逐渐增大，其主要原因是碳素因与CO2反应而减少，灰分相对增高;另外的原因就是熔剂、烧结矿的粉末粘附在焦炭表面。焦炭中的钾、钠是高炉气体中钾钠雾滴凝聚产生的，焦炭中的钙、镁等除原来存在于灰分中外，也受熔剂和矿石的夹杂影响而略有升高。焦炭灰分中的P2O5在炉腰以下开始还原，到炉缸时含量减少一半左右;焦炭灰分中SiO2:在炉腹以下高温区域开始发生还原反应，直到炉缸附近减少约一半左右;焦炭灰分中的A12O3一直比较稳定28，45，49一50。1.6高炉中焦炭化学反应分析焦炭在高炉中整个劣化过程，软熔带部位的碳溶反应对焦炭的降解影响是极为严重的。为使得焦炭保持较好的热态强度，满足滴落带对焦炭骨架作用的需要，应尽量设法减少软熔带的碳溶损失。这是目前在高炉富氧大喷吹条件下炼焦和炼铁工作者的重要任务。焦炭在高炉中的劣化，很大程度上是通过焦炭的化学反应导致焦炭逐渐劣化的。1.6.1碳溶反应高炉冶炼过程中发生的碳溶反应式:C+2H2=CH4 (1-l)C+CO2=2CO (l-2)由于反应(1-1)只损失焦炭中碳的0.5%左右，即使是煤气中的H2含量高，这部分损失也不会超过1%，所以对焦炭强度没有太大的影响9。1.6.2间接还原反应在高炉t1100OC时，碳溶反应的发生需要有氧源并达到一定的温度。在高炉的上部，CO2的浓度高但是温度不够高;高炉的下部温度高但没有CO2，故都不会有此反应发生。焦炭进入滴落带1450以上区域时，CO:己经消失，氧的载体转入液相中，主要为FeO和5102，此时发生以下反应:FeO+CO=Fe+CO2 (l-7) CO2+C=2CO (l-8)可以看做是:FeO+C=Fe+CO (l-9)因为CO2+C=2CO反应速度很快，所以可看做是C直接还原液相中的FeOFeO+C=Fe+CO (l-10)此反应随温度升高而加强。初渣氧化亚铁的含量很高，CO分压很低，所以氧化亚铁可以直接与碳发生反应。此反应消耗入炉焦炭大约占到7%9%。反应强度与反应温度成正比，但是因系统中的Feo在不断的减少9l，所以不是反应温度越高反应越剧烈。1.6.4渣中的Si和焦炭的反应渣中含有SiO2，能和碳发生反应:5 SiO2 (l)+C= SiO (g)+CO (l-11)5 SiO (g)+2C=SiC(s)+CO (1-12)SiC(s)+ SiO (g)=2 Si+CO (l-13)此反应在渣中含FeO很低的时候才能进行，否则，当渣中含有FeO时发生如下反应:2FeO+ Si=2Fe+ SiO2 (1-14)此式可视作Si被FeO氧化，而且反应趋势较前一反应强烈的多。渣中SiO2还原机理为: SiO2+C=SiO+CO，继而SiO被铁液吸收，并被C还原成Si。但是SiO2的还原率很低，耗C不多，而且是在表层进行的，所以对焦炭内部结构的影响不大。焦炭中的SiO2活性很高，比渣中的SiO2大的多，易还原，而且灰分中的SiO2均匀镶嵌在C中，与C接触紧密，这样导致还原反应的动力学条件良好9。这部分的SiO2与C反应虽然耗C不多，但由于是在焦炭内部结构深层消耗碳，所以对焦炭的强度影响较大。1.6.5渗碳反应冶炼过程中生成的液态铁水与焦炭有充分的接触条件，此时碳发生如下转变:CC (l-15)C+3Fe=Fe3C (l-16)1.6.6碱金属与焦炭中灰分化学反应炼焦煤中所含有的灰分主要是石英(SiO2)、高岭土、伊利石。这些灰分在炼焦的过程中脱水后行成磷石英、偏高岭土(A14514014)、偏伊利石。碱金属在块状带与Ca+、CO2反应生成Ca(K0.5Na0.5)(C03):，到软熔带即分解成为碳溶反应的催化剂。焦炭与K的结合能力比与Na的结合能力强，导致在风口焦中K2O比Na2O含量高。煤中的无机矿物经炼焦过程后转变为焦炭中灰分9。1.7焦炭在高炉中的劣化因素1.7.1焦炭劣化的外部因素一、机械破坏作用焦炭在入炉前运送的时候和入炉从高炉料钟落下时，如果焦炭存在裂纹，就很容易开裂变成较小的块焦，焦炭宏观裂纹的减少增加了焦炭的稳定性，焦炭的开裂只是使块度减小，不会影响焦炭的结构。如果焦块不存在裂纹或是己经过整粒，则这一过程对焦炭不会有影响3。 焦炭在高炉块状带下行的时候，受到焦炭与焦炭、焦炭与矿石、焦炭和炉壁之间的摩擦作用和上部炉料的压力作用。从各国高炉的解剖知道:焦炭在块状带的块度变化很小，大约平均块度减小在5%左右10。焦炭在块状带以下除承受机械力外，在遇到其他的劣化因素时，机械力对焦炭劣化能起到促进的作用。二、碳溶反应焦炭与CO2的碳溶反应对焦炭的劣化影响主要是:使死孔活化、微孔发展、新孔生成，从而使焦炭的比表面积增大到极限。随着反应的继续进行，相邻的气孔合并，又导致焦炭的比表面积下降。这些变化导致焦炭结构松散，强度下降。经过反应的焦炭到达高炉的下部高温区就会迅速粉化，使高炉的透气性变差，影响高炉的顺利操作。 温度和压力都是影响碳溶反应的外界条件。对温度和碳溶反应的关系的研究很多。卢维高等人的研究表明碳溶反应中，1000下的焦炭反应性比800下的焦炭反应性高40% .Tetsu Nishi等人在研究焦炭反应性和温度的关系时候发现12:同一种焦炭，相同时间内，温度越高，焦炭反应性也越高。同时还指出在低温时，由于气化反应速度缓慢，内扩散阻力较小，导致CO2有条件向焦炭内部扩散，气化反应在焦炭深层扩展发生，这加剧了焦炭的溶损，同时使焦炭的结构变的疏松，耐磨度下降;而高温时，气化反应速度加快，内扩散阻力增加，CO:几乎不能向焦炭深层扩散就与碳原子反应，此时焦炭虽然失重增多，但主要是表面溶损，深层溶损减少，焦炭的内部结构几乎不发生变化，这样除了对焦炭的块度影响较大之外，对焦炭的强度没有太大的影响。 压力对碳溶反应的影响，在高炉炉内温度条件足够时，CO2分压的增加有利于气化反应的正向进行，从而引起体系的总压增加，这反过来又促进平衡向逆向反应方向移动，引起气相中CO2浓度增加，CO浓度降低。于是反应平衡成分的等压会导致气化反应速率增大，从而引起反应性上升，热强度下降，反之亦然。总之，高炉中高压操作对焦炭的气化反应有抑制作用13随着高炉富氧喷煤技术的发展，煤气中的氢气含量显著增加，从而引起水蒸气的含量也相应增加，根据YIwanaga的研究，H2对焦炭的溶损作用随温度的升高而加强。在900时不会发生水煤气反应，所以此时H2对焦炭没有劣化作用。1300时H2参与还原反应生成H20，其中有相当一部分H20被C还原成H2，从而对焦炭结构起到破坏作用。在1300、CO含量一定时，有H2和无H2的气流对溶损率的影响要差14%左右。H2对C+CO2=2C0反应是起到抑制作用的。高炉使用预还原矿石，可以减少由于从参加矿石的还原反应而生成的H2O给碳溶反应带来的影响，从而减轻由于煤气中H2含量增加给高炉带来的危害。焦炭的料柱骨架作用对高炉顺行有重要影响，而焦炭的热反应性能决定着焦炭这一作用的发挥。高炉的透气性不好，造成高炉难行。风量不足，喷煤量不高，崩、悬料增加，风渣口损坏多，导致高炉生产指标下降。碳溶反应后的焦炭由于失重而产生裂缝，同时气孔壁变薄而失去强度。如果焦炭的反应性过大，反应后的强度也将受到影响，产生较多的碎焦和焦粉，势必恶化高炉的透气性。焦炭的气化反应从软熔带开始，其反应程度直接影响着滴落带及风口回旋区的工作状况51。软熔带产生的碎焦和焦粉多，进入滴下带的碎焦和焦粉也多，风口回旋区的雀巢焦就多，高炉的透气性就差。对于高炉顺行来说，希望焦炭的热反应性小些，反应后强度高些。三、液渣、液铁的冲刷作用和渗碳作用冲刷作用和渗碳作用对焦炭的劣化肯定有负面影响，邓守强等人40在实验室研究了炉渣中FeO含量和焦炭溶损量的关系，FeO含量不同的炉渣在完全相同的条件下与焦炭反应，随FeO含量的增加，焦炭的失重率增加，抗压力和结构强度都有明显的下降。 四、碱金属的影响高炉中碱的存在加剧了焦炭的劣化。随着高炉富氧喷煤技术的发展，焦炭在高炉中停留的时间加长，其受到碱金属侵蚀的程度也有所加深。焦炭与碱金属的结合能力对钾和钠不同。风口焦中钾和钠总量比入炉焦高。但是风口焦中K2O含量增加的幅度比N2O增加的幅度大14。高炉中产生循环碱的温度范围在700一1400，有时甚至在1500还存在。碱金属与高炉内气体发生反应生成氧化物、氰化物、碳酸盐、硅酸盐，且稳定性顺次提高。在1000以上，硅酸盐是唯一的稳定相。碱金属的化合物在高炉中随其所处部位的温度作动态的变化。碱金属对焦炭的劣化作用主要分为两个方面:对焦炭强度的影响和对碳溶反应的催化作用。其一，是对焦炭强度的影响。高炉中的碱金属主要是钾和钠。钾和钠在焦炭中存在的形态主要是表面吸附、水溶性盐类、碳的化学结合。其中，对焦炭质量影响较大的是碳的化学结合。与碳结合的钾和钠能进入碳的晶体结构层间，而且有一定的深度，有些形成层间化合物，有的则嵌入层间以分子状态存在61。这样，进入晶体内部的碱金属，使得石墨碳层间距被拉开，产生剧烈的体积膨胀，导致焦炭的气孔壁疏松，裂纹增多，机械强度下降。焦炭在吸附碱金属后呈黑色，并产生裂纹和粉化现象。随焦炭吸附碱量的增加，焦炭转鼓强度降低15。其二，对碳溶反应的催化作用。高炉内循环蓄积的碱金属(K，Na)对气化反应C+CO2=2CO有着强烈的催化作用。高炉内COZ浓度较高，在K和Na的作用下，发生此反应的温度降低，造成焦炭的溶损劣化;在焦炭表面发生的气化反应，侵蚀焦炭的孔壁厚度，降低机械强度，促进了粉末的产生。碱金属对碳溶反应的催化作用，使得焦炭的反应性大幅度提高，表面反应加剧。据资料介绍16-17，碱金属的催化作用一般在1000左右较明显。同时，碱金属对焦炭碳溶反应的催化作用，还体现在对开始进行反应与激烈反应的温度的降低上。由于开始反应与激烈反应的温度越低，从而导致间接还原区变小，直接还原区扩大，焦炭在高炉中的劣化程度增强。因此应当尽量降低炉料中碱含量和注意炉渣排碱。碱金属在冶炼过程中还对铁矿石产生破坏。碱金属能够降低矿石的软化温度，使料柱软熔带上移，软熔层增厚，最终导致煤气阻力增加，压差升高，顺行不畅，加剧球团矿膨胀。为降低碱金属在对高炉冶炼过程中的危害，尽可能增加炉渣排碱量，防止碱金属在高炉内循环蓄积。一般在高炉生产中采用低碱度操作，定期降低碱度排出碱金属。但是降低碱度会到导致炉渣脱硫能力的下降，因此排碱和脱硫的矛盾给高炉操作带来很大困难，如果操作失误很容易造成铁水。s成分不合格。五、高温热应力焦炭劣化基本开始于炉身下部，炉腹以下焦炭质量迅速降低，至回旋区则又一次明显劣化。高炉温度在1300以上的区域，热劣化应当是造成焦炭劣化的一个重要因素。1.7.2焦炭劣化的内部因素一、焦炭裂纹焦炭裂纹分原生宏观裂纹和微观裂纹，及次生的宏观裂纹和微观裂纹。焦炭受到各种因素破坏时，首先是宏观裂纹使焦炭碎裂，其次是微观裂纹使焦炭细粒化和粉化。原生宏观裂纹与M40这一指标有关，而有关原生微观裂纹的报道很少，前者对高炉操作的直接关系不明显。次生裂纹在很大程度上能反映焦炭的热性质，使焦炭细粒化和粉化，对高炉操作有决定性的影响。理论和实践都证明，焦炭中光学各向异性结构易形成次生的微观裂纹，在高温和碱金属作用下尤其明显。二、气孔结构焦炭是由气孔和气孔壁组成的多孔体，根据孔径的大小，焦炭的气孔分为大气孔，细空和微孔。大气孔直径一般在10um以上，主要是CO2应的内表面，也是对气孔壁侵蚀的主要部位。细孔直径约为0.110um，既是CO2的反应区，也是CO2向焦炭内部扩散的通道。微孔孔径小于100um，虽然孔径小，但其表面积占焦炭全部表面积的90%以上，是CO2的主要反应区，焦炭与CO2反应时，引起气孔壁变薄，气孔贯通等从而引起气孔结构的变化。气孔从形态可分为开放气孔和封闭气孔。前者在成焦过程中形成，其分解的气体经通道析出，因此气孔与外界相通;后者形成时分解的气体由于内压小于四周胶质体的阻力，气体没有析出，或是煤中丝炭等多孔的情陛或半惰性的显微组分残留在焦炭中。气孔率则为焦块中气孔体积占焦炭总体的比率。影响气孔的因素主要是煤的变质程度和煤岩组成，其次则是加工工艺和加工条件。CO2气化反应在焦炭的表面进行，这势必导致气孔结构的变化，焦炭的劣化与气孔结构变化有直接关系。三、焦炭显微结构组成是指不同变质程度和不同煤岩组成的煤炼焦后所得相应的不同焦炭显微结构。被分为各向同性、类丝炭和破片、粗粒镶嵌、中粒镶嵌、细粒镶嵌、流动型、片状结构和基础各向异性。这些不同的显微结构对焦炭强度和CO2的反应性均有影响。其一，是对焦炭强度的影响。焦炭裂纹的生成和发展是由机械冲击力(外力)和热冲击(内应力)的作用引的。当外力和内应力之和大于内聚力时，裂纹便形成并扩展，且释放出能量，直至作用力与内聚力相等，否则一直扩展到裂开。镶嵌结构因各单元层片之间定向不同，裂纹一般要沿层片方向折曲而行，且分枝多，断面大，开裂所需能量较多，故不易开裂，或即使裂开也易于中止，阻碍大裂纹形成。此外，各镶嵌结构单元之间以化学键相连，有较强的内聚力，不易开裂。这就是为什么过去一直认为冶金焦中镶嵌结构含量占优势对提高强度有利的理由。少量流动型和片状结构有大的光学结构单元，热处理时很快会产生微观裂纹，并释放能量，使之难以形成大裂纹。流动型结构还有助于焦炭韧性的增加。片状结构间主要以分子力相结合，易于分离。故焦炭中过多片状结构可能会导致焦炭的耐磨强度降低。其二，是对反应性的影响。实验证明，当碱金属不存在时，CO2对各向同性，类丝炭和破片的反应速度高;镶嵌结构次之，其它显微结构随着光学结构单元增大，反应速度有不明显的降，如流动型较慢，片状结构最慢。不同显微结构的焦炭与CO2反应性不同:碳与CO2反应，首先是通过表面活性碳原子吸附CO2而反应，活性碳原子比一般碳原活性高，多处于层片的边缘棱角处。各向同性碳层片杂乱地堆积，随机定向。因微孔和活性碳原子多，各方向均易吸附CO2进行反应，故反应速度快，焦炭较易体粉化。各向异性结构的碳层片尺寸较大，层间趋向平行定向，层间间距小，微和活性碳原子少，只有某些方向可以吸附CO2进行反应，故反应速度小，反应性低。但是，近年来多方面研究表明，当碱金属负荷较大时，由于碱金属的催化作使各向异性结构的反应性增大，特别在高温时，对各向异性结构的影响最显著。同时，实验也证明各向异性结构易形成微观裂纹。因此，各向异性结构高温下抗金属的能力差，相反，各向同性结构此种能力较强。但各向同性含量高的焦炭往有较多的宏观裂纹和较高的气孔率。过去冶金焦一直追求各向异性结构的含量，现在应该说，这仅仅适合碱负荷低的情况，而不是所有情况均需如此。1.8高炉富氧喷煤对焦炭劣化的影响随着高炉大型化的发展和喷吹煤粉量的增加，煤粉取代了一部分焦炭发热剂、还原剂和渗碳剂的作用，焦炭需求量逐渐减少，但是对焦炭质量的要求却愈来愈严格。随着喷吹煤粉量的增加，焦炭在高炉中为生铁冶炼过程中承担炉料骨架的作用越来越突出。向风口富氧喷吹煤粉，煤粉在风口区燃烧，代替部分焦炭向高炉供热的功能，使整个料柱下行的速度减缓，延长了焦炭在高炉中的停留时间，使焦炭与CO2接触的机会增多，碳溶反应加强，影响焦炭块度和表层结构。同时喷吹煤粉提供固态碳和气体还原剂(CO，H2)，从而导致焦比降低。喷吹煤粉导致焦比降低，这就意味着焦炭单位体积的各方面负荷加大，如单位体积的焦炭承受的液渣、液铁冲刷增强;单位质量的渣/焦比增加，使还原Fe、Si、Mn、P所需的碳相对量增加。焦炭的反应程度增加，熔渣侵蚀与铁水侵蚀的时间增长，溶蚀量就增大，强度降低的程度增加，焦炭粉化率和细颗粒焦炭也增加。特别是炉缸中心“死料柱”粉焦增加后，使焦炭的透气性和透液性大幅度下降，导致骨架区焦炭的工作条件恶化。高炉冶炼过程中富氧喷吹的煤粉在风口回旋区完全燃烧是不可能的，尤其是在高喷吹水平下，如果燃烧率不变，未燃尽的残碳量会随喷煤水平的增加而增加。未燃尽的残碳随煤气上升必然会影响高炉的透气性55-57。未燃煤粉主要积聚在风口回旋区气流流动缓慢和气流发生转折的区域，即回旋区的前方及软熔带的根部和软熔带内侧拐角处。未燃煤粉在该区域进入到料柱空隙或勃结在滴落的渣铁上进入到炉缸中，或者随上升的煤气流进入到软熔带并且吸附在软化或是熔融的矿石层上或在焦炭和矿石的空隙中沉积下来。在块状带，主要滞留在矿石层中。还有少量的未燃煤粉进入到炉尘中。如果未燃煤粉超过直接还原所要求的数量，以悬浮状态存在于炉渣中，就会增加炉渣的粘度，原因在于进入高炉的未燃煤粉主要聚集在气流流动缓慢和气流发生转折的区域，即回旋区的下部、前方及软熔带。未燃煤粉在随煤气流上升过程中，会与滴落下降过程中的炉渣和生铁接触而粘附在生铁和炉渣表面，在与生铁接触过程中由于良好的热力学和动力学条件会导致生铁渗碳反应的进行;与此同时，未燃煤粉在与炉渣接触过程中也会导致炉渣中铁的直接还原反应、非铁元素的直接还原反应和在炉渣中沉积反应的进行，从而影响炉渣的粘度和流动性。严重时会造成滴落带炉渣下降不顺利，更严重时会导致炉缸堆积20-22。由于未燃煤粉的反应性比焦炭高的多，因此，高炉内未燃煤粉将优先于焦炭进行气化反应，减少了焦炭气化反应量，对焦炭强度的劣化起到一定的抑制作用23，且对焦炭的热态性能有一定的影响。胡军等人研究了高反应性煤对焦炭的高温性能的影响24:当焦炭中加入高反应性干馏煤后，焦炭的反应性稍有下降，反应后强度有一定程度的升高。未燃煤粉在高炉中通过铁液的渗碳、水煤气反应、在软熔滴落带内与铁氧化物发生还原反应、与CO:发生气化反应几种方式消耗。未燃煤粉的气化反应使焦炭的反应负荷减小，就此来说在风口回旋区存在一定量的未燃煤粉是对高炉冶炼有利的。1.9焦炭灰分对焦炭劣化的影响研究人员在研究焦炭抗碱性的过程中发现原煤中的某些矿物质对焦炭的CRI和CSR也影响甚大25。宝钢炼铁厂所用焦炭实验中发现焦炭主要灰成分中的Fe2O3、CaO、MgO、K2o、Na2o碱金属氧化物对焦炭热性能有不利影响，其他主要成分对焦炭热性能并无明显影响【28。焦炭灰分多则有效成分低，焦炭消耗量增加，灰分多使得焦炭的反应性增加，反应后强度即热强度下降49-50。这是因为灰分的主要组成是SiO2和其它一些脉石成分，显微镜下观察，它们均为颗粒岩石状。通常这些颗粒比焦炭多孔体大6一10倍的体积膨胀系数。当焦炭多孔体在高温作用下收缩时，颗粒岩石却具有方向与收缩应力相反的膨胀应力，于是以岩石颗粒为中心产生放射性微裂纹。微裂纹的产生导致CO2易于深入到焦炭的深部组织加速气化反应的进行，另外也同时使得碱金属得以深入焦炭内部对焦炭的碳溶反应产生催化作用，降低焦炭的热态性能29。1.10国内外关于提高焦炭质量研究的最新进展1.10.1 高炉对焦炭CSR和CRI指标的控制焦炭在高炉中行为的研究最早是从风口焦开始的,它是直接评价焦炭在高炉中降解的有效办法。国内外研究表明,炉腹焦的算术平均块度为40mm左右时,高炉利用系数等技术经济指标较高。我国高炉利用系数较高的宝钢高炉风口焦平均直径高达43mm。而炉腹焦的块度取决于焦炭的热态性能指标CSR(反应后强度)和CRI(反应性)。新日铁对高炉入炉焦炭的CSR和CR I已经提出了明确要求(CSR:50%60%;CR I:26%30%)。近年来,国内外生产实践表明,焦炭CSR高炉生产情况密切相关。生产统计表明,CSR每提高1%,焦比下降0.41.5kg t,产量增加0.6%左右10。以下介绍国内外著名钢铁公司关于CSR和CR I对高炉操作性能影响的研究结果。日本新日铁在20世纪80年代研究并报道了在其3座高炉上进行的CSR与高炉操作参数之间的关系,发现CSR小于55.5%57.5%时高炉透气性阻力增大很多。随着CSR下降,风口破损增加,高炉热水平降低。当CSR大于57%时,校正燃料比为0.30kg(t%CSR);CSR小于57%时,校正燃料比为1.45kg(t%CSR)。为了使透气性最佳,并降低风口破损率,日本认为CSR应大于57%。内陆钢7号高炉的经验表明,提高CSR可改善高炉操作,降低燃料比,降低炉体损坏率。在5年期间,内陆钢公司改进了选煤、配煤和炼焦工艺,大幅度提高了CSR值,从30%35%提高到57%60%,使其7号高炉燃料比从约500530kg t降到460470kg t。据内陆钢报道,焦炭CSR小于57%时,高炉操作极不稳定,导致炉料分布和煤气流分布无规律,限制了利用系数的提高。进一步研究表明,与CSR从30%提高到60%相比,CSR从60%提高到65%时效果趋缓。蒂森克虏伯、萨尔茨吉特钢铁公司和德国钢铁研究院研究发现,喷煤比增大时,随着CSR的提高,透气性改善,还原剂消耗降低。这是由于循环区扩大,焦炭碎裂程度降低,焦炭反应性降低的缘故。但他们也指出,随着高炉容积增大和相应的炉内压力提高,冷强度要求提高。同时,随着喷煤率增大,也需要强化中心气流。迪林根公司的ROGESA厂最近改进了配煤工艺,使CSR从30%40%提高到50%55%,CR I从40%45%降低到30%35%。由此,喷煤率从110kg t提高到125140kg t,焦比由460470kg t降至452460kg t。同时,随着CSR值增大,焦炭具有较高的抗热、机械和化学破碎性能,因而焦炭碎裂减少。这些结果与内陆钢获得的结果相似,证明当CSR从30%提高到60%时,可极大地改善高炉操作。而且,当焦炭热态强度提高时,其冷态强度仍相对稳定。索拉克公司研究的结论是,必须保持高炉下部焦层的透气性,以便达到较高的生产率和较高的喷煤比。由焦炭碎裂与CSR之间的关系中可推导出,当CSR由55%提高到64%时,焦炭粒度减小值(焦炭入炉时与在死料柱时的粒度差)从28mm降为14mm。风口区温度分布图也表明,焦炭CSR值较高时,死料柱透气性和活性增大。蒂森克鲁伯钢铁公司研究表明,高炉透气性主要取决于焦炭热态强度,CSR提高和CR I降低可有效减少炉内焦炭的粉末量。随着CSR从55%提高到67%,煤比可从120140kg t增加到150180kg t,总燃料比从500510kg t降低到470490kg t。印度塔塔钢铁公司报道,有效操作其G高炉(内容积为1801m 3,炉缸直径为9.2m)所需的焦炭CSR最低值为65%,发现焦炭灰分每降低1%,其CSR提高4.5%,焦比降低10kg t,高炉利用系数提高0.0142t(m3d)。美国钢铁协会(A ISI)炼铁技术委员会确定了北美高炉当前与将来对焦炭质量的要求。同时报道了5座北美高炉将来低焦比操作(62%,CR I22%。大高炉焦炭的粒度、稳定性和CSR值非常重要。因为这些参数影响透气性、渣铁排放、炉缸寿命、焦比和矿焦比等。对于大高炉,要保证低焦比操作,延长高炉寿命和提高生产效率,使焦炭质量优于这些最低要求值尤其重要，国内外焦炭质量现状见表3。我国的焦炭质量标准比国外发达国家的标准偏低（如表4所示）11,且多数无焦炭热态性能指标, 应引起高炉工作者的高度重视。表4 国内外主要钢厂焦炭质量大高炉焦炭的粒度、稳定性、CSR和CRI值非常重要,因为这些参数影响透气性、渣铁排放、炉缸寿命、焦比和矿/焦比等。对于大高炉,要保证低焦比操作,延长高炉寿命和提高生产效率,使焦炭质量优于这些最低要求值尤其重要。焦炭CSR与高炉生产情况密切相关,生产统计表明,CSR每提高1%,焦比下降0.41.5kg/t,产量增加0.6%左右。1焦炭的块度控制,风口焦是直接评价焦炭在高炉中降解的有效办法,我国高炉利用系数较高的宝钢高炉风口焦平均直径高达43mm。炉腹