焦炭改性剂ZBS 在高炉上的工业应用

秦建成， 籍跃华， 王 力， 沈洪流

（芜湖新兴铸管有限责任公司， 安徽 芜湖 241000）

焦炭是重要的冶金能源，在高炉炼铁过程中起着重要作用，焦炭质量的好坏，尤其是热性能指标的好坏，对高炉顺行和高炉冶炼技术经济指标具有较大的影响，研究表明焦炭中某些矿物质对焦炭-CO2反应具有抑制作用，它能使焦炭表面反应活性中心减少，气体扩散到微气孔和过渡孔中的阻力增大，而对反应有明显的抑制作用，从而降低焦炭的反应性和提高反应后强度。目前重庆路牛公司的焦炭改性剂就是通过提高此类矿物质的含量，达到提高焦炭热性能，降低入炉焦比的目的。芜湖新兴铸管引用了此项技术，并进行了工业性实验对比，实践比较验证了此项技术的效果。

1 工业性实验对比

实验分两部分进行，第一部分静态实验，通过浸泡焦炭改性剂进行热反应性能对比；第二部分改性剂使用与不使用情况下，高炉指标对比，实际比较加入与未加入焦炭改性剂的情况下对高炉指标的影响。

1.1 静态试验

1.1.1 试验方法

按照《GBT 4000—2008 焦炭反应性及反应后强度试验方法》，利用焦炭热强度检验使用的电炉，模拟焦炭在高炉炉内燃烧和反应原理，测量反应后焦炭剩余质量，计算焦炭热强度和焦炭热反应性。本次实验使用马钢质检所加工后焦炭样球，对钝化剂浸泡和泡钝化剂未浸泡过的焦炭样球进行试验对比。

1.1.2 实验设备

1）铁质纱网。软质金属铁质纱网，保证有一定温度的焦炭样球在钝化剂料罐中进行有效接触。

2）烘箱。可自行设定温度时间，对试样残留水分进行有效烘干。

3）电炉/马弗炉。通过缓慢1 h 升温，将焦炭样球加热到放焦温度标准约150～200 ℃，模拟实际生产的温度。

1.1.3 实验步骤

1）使用细纱网包裹已经加热好的焦炭样球，在钝化剂料罐中浸泡15 min，之后取出样球自然风干。

2）焦炭样球，按照实际运行情况入炉，在常温环境静置4～5 h 后（模拟实际作业环境及流程），之后使用烘箱烘干，入炉进行检测。

3）烘干后取200 g 样球放入热反应性试验装备，按照《GBT 4000—2008 焦炭反应性及反应后强度试验方法》进行检测，整个检测过程大约需要3～4 h。

1.1.4 测定结果

按照实验方法，对浸泡改性剂的焦炭前后热性能对比，其浸泡后热强度、热反应性数据有明显改善，热强度性能提高5%～10%，见表1。

表1 焦炭改性剂浸泡焦炭实验数据对比 %

1.2 使用改性剂高炉指标对比

1.2.1 实验方法

选在芜湖新兴3号高炉进行，该高炉容积1280 m3，炉况稳定。实验时间从2018年2月底到2018年3月，对期间的生产数据入炉焦比和燃料比进行跟踪。

1.2.2 实验要求

1）高炉的配矿结构微调，原则上变动不大。品位保持稳定在57.5%左右，波动范围小于0.2%。

2）焦炭、烧结矿的配比不进行大的变动，保持成分和质量稳定。

3）高炉操作，按照正常炉温控制进行，平均炉温水平w[Si]＝0.4%左右。

4）出现设备、生产影响的天数扣除。

1.2.3 焦炭改性剂的加入方法

因焦炭改性剂喷洒焦炭需要一定的侵泡时间，但在焦炭运输到高炉途中，实际无法做到有效地侵泡，因此在改性剂加入过程中，采用了延长焦炭和改性剂接触时间的方法。因此在高炉矿槽上部的焦炭运输皮带的下料斗，安装了喷淋装置头，在地面通过摄像头进行操作，当焦炭运输皮带进行打料时，立刻开动焦炭改性剂的喷淋装置，这样焦炭改性剂喷淋到运输的焦炭上，随皮带一起进入高炉矿槽，高炉矿槽里面延长了焦炭改性剂和焦炭的接触时间，最大程度地让焦炭改性剂的化学作用得到最大发挥，预计接触停留时间在4～5 h。

另焦炭改性剂价格较高，为保证经济效益合理，喷洒量按照与焦炭量的比值控制在1.2‰以内。焦炭改性剂加入方法见图1。

图1 焦炭改性剂喷洒示意图

1.2.4 实验结果

通过使用改性剂和不使用改性剂进行对比，实际焦比（焦丁+焦比）在不加入改性剂的情况下多6 kg，燃料比在不使用改性剂的情况下多5 kg，见表2。

表2 使用改性剂与不使用改性剂高炉指标对比表 kg/t

2 结论

1）焦炭改性剂在静态实验状态下，改善焦炭的热性能明显，可提高热性能5%～10%。

2）在实际生产工业生产中，焦炭改性剂确实起到降低入炉焦比的作用，可降低入炉焦比6 kg，燃料比5 kg 左右，经济性明显。