摘要昆钢结合自身实际进行了采用炉外处理手段改善焦炭热态性能的研究，研发出适合昆钢焦炭特点的添加剂配方及适宜的工艺技术参数，通过工业性试验取得了良好的效果，焦炭反应性平均降低了2．15个百分点，反应后强度提高3．22个百分点，高炉平均日产量提高33．93%，燃料比降低89．25 kg/t，为改善焦炭热态性能指标开拓了新途径。

关键词 高炉 ZBS改性剂  焦炭反应性  反应后强度

 随着炼铁生产技术的发展，与高炉内焦炭骨架支撑作用密切相关的热态性能指标越来越受重视。针对几年来由于煤资源变化的影响，焦炭热态指标有所下降的问题，昆钢根据冶金焦炭表面吸附硼、钼、磷等离子阻碍碳与CO₂接触，抑制碳素溶损反应进行的原理，研究开发炉外处理改善焦炭热态性能的新方法。根据昆钢焦炭的特殊性，对改善焦炭质量的工艺进行了系统的研究，找到了适合昆钢焦炭特点的添加剂配方及适宜的工艺技术参数，进而进行了工业试验，取得了较好效果，为探索改善焦炭热态性能开拓了新的途径。

1添加剂的开发

1．1  原有添加剂的不适应性

  昆钢采用已有的ZBS改性剂(以下称一号配方)，在实验室将焦炭温度加热到200℃，按2．0kg／t的量进行了不同浓度的喷洒处理，处理后焦炭反应性(CRI)及反应后强度(CSR)按照国标(GB4000—1996)进行了测定，测定结果如图1所示。从图1可以看出，普通ZBS对于改善昆钢焦炭热态性能指标的效果并不理想。

1．2  昆钢焦炭特殊性

  据文献[2]报道，ZBS一号配方可以明显改善焦炭热态性能指标。但如上所述，ZBS一号配方对昆钢焦炭的热态性能却没有明显作用，暗示昆钢焦炭具有特殊性，为此，本研究对昆钢焦炭的组织结构进行了调查研究。与其他厂家相比，昆钢配煤比中主焦煤配量达45％～55％，l／3焦煤配量为55％～45％，不使用气煤和肥煤，因此焦炭显微组织结构较为独特，国内部分企业焦炭的显微组织结构见表1。

    从表1可见，昆钢焦炭的显微结构中各向异性结构与其他企业相比含量较低，而各向异性的中、粗粒镶嵌结构及惰性组分含量较高，由此推测ZBS对昆钢焦炭的的吸附和渗透能力较弱。为了提高焦炭单位比表面积的吸附量，应适当改善ZBS本身的吸附特性，提高活性。

1．3  ZBS添加剂的改进

    根据昆钢焦炭灰高、硫低，显微结构中各向异性结构较少，而惰性结构较多的特点，对普通ZBS配方进行优化调整，添加了活性物质A、B，其中添加A的为二号配方，添加B的为三号配方，同时添加A和B的为四号配方。为了确定最佳配方，按焦炭温度为200℃，溶液浓度为4％、喷洒量为20%的条件使用改进后的ZBS添加剂进行改善焦炭质量的对比测试，结果如图2所示。

   由图2可见，四号配方对昆钢焦炭热态性能指标的改善最为有效，可降低CRI5．95个百分点，提高CSRl0．37个百分点，以下将四号添加剂配方命名为KGJ—ZBS，并作为进行工业试验的配方。

2  喷洒KGJ—ZBS溶液的操作参数确定

2．1  适宜的添加方式

    对比了1％浓度硼酸、543 kg/t溶液熄焦，O．6％浓度KGJ—ZBS、543 kg/t溶液熄焦，和5％浓度KGJ—ZBS、20 kg／t溶液喷洒三种处理方式的试验效果，见表2。

    “熄焦”方式和“喷洒”方式比较，三组试验中以焦炭喷洒5%浓度KGJ—ZBS效果最为明显，吨焦成本增加值也最低。在两组“熄焦”试验中，O．6％KGJ一ZBS的试验效果优于l％的硼酸，但由于熄焦水耗量大，吨焦使用添加剂绝对量远高于5％浓度KGJ—ZBS添加剂的喷洒，所以吨焦成本增加过高，不宜在生产上使用。   

2．2适宜的喷洒浓度

    为了考察KGJ—ZBS浓度对焦炭指标的影响在溶液喷洒量为20 kg/t的条件下进行了不同KGJ—ZBS浓度的系列对比试验，试验结果如图3所示.

    从图3可以看出，喷洒KGJ—ZBS以后焦炭反应性降低，反应后强度提高，且随KGJ—ZBS浓度的增加，焦炭反应性及反应后强度改善幅度逐步增加实验室条件下，为了使焦炭反应性≤25％，反应后强度≥70％，必须要求KGJ—ZBS的浓度≥4．0%。

2．3  适宜的喷洒介质及介质温度

    考虑到工业水pH值、硬度、金属氧化物含量以及其他成分对KGJ—ZBS使用效果的影响，在实验室进行了生活水与工业水的对比试验，试验结果如图4所示。

    与基准样相比，两者均可降低焦炭反应性和提高反应后强度，但使用生活水可显著提高焦炭反应后强度，表明喷洒介质质量对KGJ—ZBS喷洒效果的影响较大，昆钢条件下应以生活水为喷洒介质。

    关于喷洒介质温度对喷洒效果影响的对比性试验结果如图5所示。

  当喷洒介质温度为室温(20 ℃)时，KGJ一ZBS较难完全溶解，喷洒效果不佳，当喷洒介质温度达到70℃时，焦炭热态性能指标的改善效果与室温时相差无几。喷洒介质温度以40℃时效果最好，焦炭反应性改善了7．75个百分点，反应后强度提高了9．03个百分点。

2．4适宜的焦炭温度

  为了进一步考察焦炭温度对KGJ—ZBS喷洒效果的影响，按4％的KGJ一ZBS浓度和20 kg/t的喷洒量进行了相应的对比试验，试验结果见表3。

  昆钢冷焦炭(室温)喷洒KGJ一ZBS后，反应性降低0．48个百分点，反应后强度提高1．78个百分点，喷洒效果较热焦炭有较大程度降低。将焦炭加热至一定温度后，KGJ—ZBS喷洒效果随温度的提高，焦炭热态指标同步大幅改善。

3工业试验情况

    根据实验室试验结果及获得的工艺技术参数，进行了焦炭喷洒KGJ—ZBS的工业试验。考虑到焦炭温度控制要与生产过程中的凉焦操作相适应；以及喷洒量过大会影响焦炭水分及喷洒成本，因此在确定工业性试验方案时将焦炭温度调整为70～120℃，喷洒量降为15～20 kg／t。确定出的昆钢焦炭喷洒KGJ—ZBS工业试验方案见表4。

  工业性试验期间喷洒KGJ_ZBS前后焦炭热态性能指标变化见表5。

    昆钢焦炭喷洒KGJ—ZBS后，反应性平均降低2．15个百分点，反应后强度平均提高3．22个百分点。

    昆钢某高炉使用处理焦炭前后(基准期和试验期)的主要技术经济指标对比见表6。

  从表6可以看出，工业试验期间昆钢高炉主要技术经济指标较基准期明显改善，产量提高33．93％，燃料比明显降低，炉况稳定顺行，坐料次数减少50％。

4  结论

    实验室试验和工业试验表明，采用炉外处理手段改善昆钢焦炭热态性能是可行的。

    (1)开发出了适合昆钢焦炭的添加剂KGJ—ZBS。

    (2)昆钢条件下，适宜的KGJ—ZBS浓度为4％一6％，喷洒量为15～20 kg/t，焦炭温度为70～120℃，适宜的喷洒介质为生活水，适宜的水温为40℃。实验室试验焦炭的反应性可降低3．90—8．05个百分点，反应后强度可提高4．89～12．38个百分点，工业试验焦炭反应性平均降低2．15个百分点，反应后强度提高3．22个百分点。

    (3)昆钢某高炉使用经KGJ—ZBS处理后的焦炭，产量同比提高33．93％，燃料比明显降低，炉况稳定顺行，综合效益显著。