摘要    目前，包钢焦炭质量还不能满足高炉利用系数达到2．2t／(m³·d)的需要。通过与国内高炉利用系数达到2．2t／(m³·d)且炉容为2000m³级的高炉所使用的焦炭质量指标对比分析，找出包钢焦炭质量的差距，特别是焦炭灰分、硫分较高的原因；提出改进焦炭质量的措施。

关键词  冶金焦 质量 改进

      2007年包钢要实现钢铁双1000万t的宏伟目标。届时，包钢6座高炉生产，高炉总有效容积将达到12500m³，高炉平均利用系数只有达到2．2 t／(m³·d)以上才能实现目标。提高利用系数要通过改善入炉原燃料质量和强化高炉冶炼等措施来取得。良好的焦炭质量是保证高炉顺行的基础。由于高炉采用富氧喷煤技术，焦炭在高炉中扮演的角色发生了很大的变化。随着煤比的增加，焦炭作为发热剂、还原剂和渗碳剂的功能相应下降，相应在高炉中滞留的时间延长，焦炭负荷的增加，其支撑料柱骨架的作用更加重要，特别是对冶炼碱金属危害较大的包钢高炉，更要求焦炭有较好的强度、均匀的粒度和良好的热性能。

    目前，包钢焦炭质量还不能满足高炉利用系数达到2．2 t／(m³·d)的需要。

1    包钢焦炭质量状况

(1)包钢历年来焦炭质量情况，见表1。

(2)根据2004年全国49家重点大中型钢铁企业焦炭质量指标排序，包钢焦炭的转鼓指数M₄₀排名第34位，转鼓指数M₁₀排名第44位，冶金焦灰分排名第43位，冶金焦硫分排名第44位。焦炭质量水平低于全国平均水平，2004年全国49家大中型钢铁企业平均焦炭质量指标及排名前列的企业，见表2。

    可见，2001年以来包钢焦炭质量呈下降态势，特别是焦炭灰分高，硫分高。主要原因是原煤矿点多，煤种复杂，质量不稳定，煤质变差所导致。

2  高炉利用系数达到2．2t／(m³·d)所需冶金焦的质量

  考察国内高炉利用系数达到2．2 t／(m³·d)且炉容为2000 m³级的高炉所使用的焦炭质量情况，见表3.

    可以看出：2004年包钢焦炭质量指标与上述5个钢铁公司的焦炭质量指标相比差距较大，包钢冶金焦的灰分为13．5％，高出该平均值0．77个百分点；硫分为086％，高出该平均值0．18个百分点；M₄₀为79．08％，低于该平均值1．91个百分点；M₁₀为8．02％，高出该平均值0．61个百分点。使用质量较差的焦炭进行特殊矿高炉冶炼，严重制约着高炉技术经济指标的提高。焦炭质量的好坏直接影响高炉料柱的透气性和炉缸的透液性，一般，焦炭质量对高炉产量和焦比的影响，见表4。

    从马钢、首钢、武钢、鞍钢、唐钢的高炉生产经验可知，在冶炼普通矿时，高炉平均利用系数达到2．2 t／(m³·d)所需冶金焦炭的质量应为：灰分应小于12．73％，硫分应小于0．68％，M₄₀应大于80．61％，M10应小于7．41 %。

    但是，包钢高炉使用含钾、钠、氟的特殊矿冶炼，入炉铁碱负荷仍在4．0～5．0kg／t(2004年铁碱负荷为4．31kg／t)。碱金属和焦炭反应会使其膨胀和龟裂，并催化焦炭的熔损反应使焦炭孔壁变薄而细化，所以包钢的焦炭除要求较好的冷强度外，还应该具有一定的抗碱能力和良好的热性能。

    由此提出，包钢高炉合适的冶金焦炭指标应为：冶金焦的灰分为12．5％，硫分为0．65％，M₄₀为80．5％，M₁₀为7．4％；焦炭的反应性小于25％，反应后强度大于65％。

3  对比分析

    炼焦工艺过程中，影响焦炭质量的环节大体可分洗煤、配煤、焦炉操作及熄焦等，其中配煤起着决定性作用。

    (1)原煤配比情况。炼焦煤的品种、质量直接影响冶金焦炭的质量，配合煤应有足够的黏结性和良好的结焦性，其灰分、硫分、磷含量应该符合使用要求。同时配煤的粒度要适当，含水量要低，装入炭化室应适当压实。马钢、首钢、武钢、鞍钢、唐钢和包钢的配合煤情况见表5。

    包钢焦炭灰分和硫分较高，说明配合煤的灰分和硫分偏高。一般，配合煤的全焦率为70％～80%，焦炭灰分为配合煤灰分的1．3～1．4倍，焦炭硫分为配合煤硫分的0．8～0．9倍。所以，配合煤的灰分不应大于9％，硫分不应大于0．72％，才能达到所提出的焦炭质量指标。

    (2)熄焦工艺。马钢、首钢、武钢等均采用了干法熄焦和低水分熄焦技术。干法熄焦和湿法熄焦相比可使M₄₀提高3％～5％，M₁₀降低0．3 %～0．8 %，焦炭块度趋于均匀。

    (3)焦炉操作：要控制合理的焦炉加热制度，以保证焦炉上、中、下及纵向、横向温度分布均匀，焦饼均匀成熟。

4  试验研究

4．1小焦炉试验

    根据对单种煤、配合煤指标分析，确定7种配煤方案进行了小焦炉试验。根据小焦炉试验结果、小焦炉焦炭质量及综合成本等方面确定工业试验配煤方案。为了进一步说明问题，同时进行了当时生产配煤条件下的配合煤小焦炉实验作为对比。两种方案对比情况如表6。

实验对10种单种煤进行了取样，同时进行了工业分析、牌号分析及岩相最大反射率测定等。见表7。

    1—2^＃焦炉生产的焦炭，试验方案的焦炭块度比较均匀，而生产方案焦炭>80mm粒度含量比较高，60～40mm块度级焦炭较少。试验方案焦炭在高炉中透气性比相对生产方案好。从7—8^＃焦炉对比分析，两方案筛分组成没有明显差距，说明6m焦炉生产的焦炭质量更加稳定。

    从焦炭强度分析，两种方案M₄₀没有非常明显差距，从数据上略有降低，但相对变化幅度很小。试验方案的M₁₀有所降低，说明试验方案增加了焦煤的配比，减少了肥煤的配比，起到了降低焦炭M₁₀的作用，保证了焦炭质量，试验方案可行。

4．2．4焦炭的热性能与抗碱性对比

    焦炭热性能检测采用GB／T4000一1996规定的”焦炭反应性及反应后强度试验方法”进行。焦炭抗碱性试验目前还没有标准方法。在实验室分别进行了1—2＃、7—8＃的生产样、试验样在不加碱及加碱条件下热性能的检测分析。按包钢高炉碱负荷5～6kg／t折算，采用K₂CO₃化学试剂，加入量按1．26g／200g控制。分析数据如表12。

    从表12的数据结果分析，无论是1～2^＃还是7—8^＃焦炉的焦炭，在不加碱条件下，试验样品的热性能比生产样品的热性能好，CRI有所降低，CSR有所提高；经过加碱后焦炭反应性有明显升高，反应后强度下降；两种方案的反应后强度加碱后仍能保持较好的水平，说明这两种方案焦炭的抗碱能力均较强，这与两种方案配煤种类相同及配比相近有关。但其中7—8^＃生产样品焦炭加碱后强度反而上升(表中加＃)，属反常情况。这种情况在过去抗碱实验中也出现过，其原因有待于进一步研究。总体来说，两种方案炼制的焦炭性能比较一致。

5 提高焦炭质量的措施

(1)包钢地处煤海，有一定的资源优势。要在保证焦炭质量的前提下，合理地利用煤资源。针对包钢焦炭质量差的原因，必须要采购一定数量的低灰、低硫、结焦性能好的优质煤，不能片面追求降低煤的采购成本而忽略煤的质量。

    (2)严把进煤的质量关。由于煤的掺假、混配现象严重，煤的质量波动非常大。在人厂前根据来煤预报，对进煤质量进行抽查控制。杜绝进煤质量预报的滞后情况，使配煤的准确性提高。抽查煤样根据Y值、岩相分析判断某一家的煤的混煤情况和质量的优劣，以便对供方进行索赔。

    (3)采取有效措施，提高装煤的堆积密度。

    (4)采用先进的测温手段、炉温计算机管理及稳定合理的焦炉加热制度。

    (5)采用低水分熄焦和干熄焦技术，从而降低和稳定焦炭水分。

    (6)充分发挥小焦炉实验对生产的配煤指导作用。由小焦炉实验确定几个初步配煤方案，再从初步配煤方案中优选进行大焦炉试验，确定生产中的实际配煤方案。

    (7)深人研究碱金属对焦炭的破坏机理，摸清焦炭中不同组分的抗碱能力，找出适于包钢碱负荷条件的合理配煤比，提高焦炭的抗碱性能。

    (8)加大对煤岩相等检测手段的投入，使其真正起到指导炼焦配煤、预测焦炭质量的目的。