【正文】 全部轉(zhuǎn)入爐渣中 。 ② 隨煤氣流走的硫越多 ， 生鐵含硫量就越低 ， 采用自熔性燒結(jié)礦 ， 大大減少爐料中游離的 CaO是增加煤氣中硫含量的有效途徑 。 sl 焦炭及其性質(zhì) （ 3） 爐渣脫硫的實(shí)質(zhì) 硫化物的穩(wěn)定性排列次序是 CaS、MnS、 FeS。 因此反應(yīng)的全過(guò)程是FeS+CaO+ C== CaS+Fe+CO– 141230kJ。一般低硫焦煉鐵 ， 總堿度約為 ～ ， 堿度為 ～。 爐渣中的 CaS含量高于 %時(shí) ， 爐渣黏度和熔化溫度明顯提高 ， 故一般規(guī)定爐渣中 CaS的許可濃度為 %～%。 圖18 高爐內(nèi)不同溫度區(qū)域示意 焦炭及其性質(zhì) 料柱上部低于 1100℃ 的區(qū)域 ， 爐料保持入爐前的固體塊狀 ， 焦炭與煤氣流分配層作用 ， 該區(qū)域稱塊狀帶 。 焦炭及其性質(zhì) 料柱中下部溫度高于 1350℃ 的部位 ， 此處僅焦炭呈固塊狀 ， 熔化的鐵水和爐渣則沿焦炭層縫隙向下流動(dòng)并滴落 ，高溫煤氣則沿粘附有鐵水和熔渣的焦炭層縫隙向上流動(dòng) 。 風(fēng)口區(qū)焦炭空氣燃燒生成的 CO2， 在流經(jīng)邊界層時(shí)與灼熱焦炭反應(yīng) ，幾乎全部轉(zhuǎn)化為 CO， 提供鐵氧化物還原所需的還原劑 。 焦炭在風(fēng)口區(qū)內(nèi)不斷燃掉 ， 使高爐下部形成自由空間 ， 上部爐料穩(wěn)定下降 ， 從而形成連續(xù)的高爐冶煉過(guò)程 。 但作為高爐料柱的疏松骨架不能被取代 ， 而且隨高爐大型化和強(qiáng)化冶煉 ， 該作用更顯重要 。 焦炭及其性質(zhì) 表 15各國(guó)高爐焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 3015DI指 標(biāo) 中 國(guó) 俄羅斯 日 本 美 國(guó) 德 國(guó) 英 國(guó) 法 國(guó) 波 蘭 水分（ Mt） /% ～ 5 3～４ 5 3 6 揮發(fā)分（ Vad） /% ～１ .8 ～ 灰分（ Aad） /% ～ 10～ 12 10～ 12 ～ ～ 8 ～ ～ 硫分（ St,ad） /% ～ ～ ～ ～ ～ 粒度 /mm 25,40 40～ 80 25～ 80 15～ 75 20 20～ 51 40～ 80 20～ 63 40～ 80 40～60 40 轉(zhuǎn) 鼓 強(qiáng) 度 指 數(shù) /% 穩(wěn)定度 51～ 62 硬 度 62～ 73 M25 Ⅰ Ⅱ ～ Ⅲ ～ Ⅰ 73～ 80 Ⅱ 68～ 75 Ⅲ 62～ 70 75～ 80 84 75 80 Ⅰ 63～ 69 Ⅱ 52～ 63 Ⅲ 45～ 52 M10 Ⅰ≯ Ⅱ≯ Ⅲ≯ Ⅰ 8～ 9 Ⅱ 9～ 10 Ⅲ 10～ 14 6 7 8 Ⅰ 8～ 10 Ⅱ 12 Ⅲ 13 I10 20 92 焦炭及其性質(zhì) 三 、 焦炭在高爐內(nèi)的性質(zhì)變化 圖 19高爐中焦炭性質(zhì)的變化 ● —— 高爐中心試樣；△ —— 爐墻與爐中心之間試樣； ╳ —— 靠近爐墻試樣；○ —— 平均試樣 焦炭及其性質(zhì) 圖 19為高爐中焦炭沿高向的機(jī)械強(qiáng)度 、 粒度 、 氣孔率 、 反應(yīng)性和鉀 、 鈉元素等的變化情況 。 焦炭在滴落帶內(nèi)碳溶反應(yīng)不太劇烈 ， 但因鐵水和熔渣的沖刷 ， 并受溫度 1700℃ 左右的高溫爐氣沖擊 ， 焦炭中部分揮發(fā)分蒸發(fā) ， 使焦炭氣孔率進(jìn)一步增大 ， 強(qiáng)度繼續(xù)降低 。 這些氣態(tài)的鉀 、 鈉隨煤氣上升至爐頂 ， 因溫度降低和 CO2分壓升高又生成碳酸鹽析出 ， 這些堿金屬碳酸鹽 ， 一部分粘附在爐壁上侵蝕耐火材料 ， 但大部分被焦炭表面吸附或粘附在礦石表面上 ， 又隨爐料下降至溫度高于碳酸鉀 、 碳酸鈉分解溫度的區(qū)域 ，又發(fā)生分解 ， 還原和氣化 。 由此得出結(jié)論 ， 要降低堿金屬對(duì)高爐生產(chǎn)的影響 ， 一方面應(yīng)提高隨爐渣的排出堿量 ， 另一方面應(yīng)減少爐料的帶入堿量 。 當(dāng)爐料帶入硫量較高時(shí) ， 必須提高爐缸溫度和爐渣堿度 。 焦炭及其性質(zhì) 第三節(jié) 非高爐用焦的特性 一 、 鑄造焦 1． 沖天爐熔煉過(guò)程 鑄造焦是沖天爐熔鐵的主要燃料 ， 用于熔化爐料 ， 并使鐵水過(guò)熱 ， 還起支撐料柱保證良好透氣性和供碳等作用 。 焦炭及其性質(zhì) 還原帶以上焦炭與金屬料層層相間 ， 裝入沖天爐的爐料被爐氣干燥 、 預(yù)熱 ， 在該區(qū)間爐氣中含氧量很低 （ 或?yàn)榱?） ， CO2和 CO的含量基本保持不變 ， 在裝料口爐氣中一般 CO2為 10%～ 15%， CO為 8%～ 16%，溫度為 500～ 600℃ 。 焦炭及其性質(zhì) 鐵水流過(guò)焦炭層還會(huì)發(fā)生吸收碳的所謂滲碳作用 ， 由于滲碳是吸熱反應(yīng) ， 溫度愈高愈有利于滲碳 。 焦炭及其性質(zhì) 在滲碳的同時(shí)也發(fā)生滲硫作用 ， 硫主要來(lái)源于金屬爐料和焦炭 ， 廢鐵料的含硫可高達(dá) %～ %， 焦炭帶入的硫約占焦炭總量的 30%～ 60%， 滲硫隨溫度的增加而增加 ， 鐵水中的硫通過(guò)造渣可以部分除去 ， 但只有在堿性爐渣時(shí)才能起脫硫作用 。 焦炭及其性質(zhì) 2． 鑄造焦的質(zhì)量要求 （ 1） 粒度 一般要求粒度大于 60mm。 vdWAh k??kd 焦炭及其性質(zhì) 由上式可知：鑄造焦平均直徑 （ ） 小而焦炭反應(yīng)性（ v） 高 ， 則氧化帶高度 （ h） 小 。 鐵料熔化成鐵水后 ， 在流經(jīng)底焦炭層時(shí)硫還要進(jìn)一步增加 。 （ 3） 強(qiáng)度 鑄造焦除了在入爐前運(yùn)輸過(guò)程中受到破碎損耗外 ， 主要在沖天爐內(nèi)承受金屬爐料的沖擊破壞 ， 因此要求有足夠高的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度 （ 主要是抗碎指標(biāo) ） ， 以保證爐內(nèi)焦炭的塊度和均勻性 。 鑄造焦的揮發(fā)分含量應(yīng)低 ， 因?yàn)閾]發(fā)分含量高的焦炭 ， 固定碳含量低 ， 熔化金屬的焦比高 ， 一般焦炭強(qiáng)度也低 。 氣化的基本反應(yīng)是： 2C + O2 → 2CO C + H2O → CO + H 2 由上述反應(yīng)可知 ， 為提高氣化效率 ， 氣化焦應(yīng)盡量減少雜質(zhì)以提高有效成分含量 ， 力求粒度均勻 ， 改善料層的透氣性 。 焦炭及其性質(zhì) 根據(jù)以上氣化用焦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求原料煤的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)該是：灰分 （ Aad） ＜ %， 硫分 （ St） ＜ %。 ???? ?? ?C2200~1800 焦炭及其性質(zhì) （ 2） 電石焦作為碳素材料 ， 含碳量要高 ， 灰分要低 ， 通常規(guī)定：碳＞ 80%；灰分＜ 8%～ 10%。 焦炭中的硫和磷在電爐中與生石灰作用會(huì)生成硫化鈣和磷化鈣混入電石中 ， 當(dāng)用電石生產(chǎn)乙炔時(shí) ， 這些雜質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化為硫化氫和磷化氫 。 除上述用途外 ， 焦炭還用于制造碳素材料 、 有色金屬冶煉 、 生產(chǎn)鈣鎂磷肥 、 民用等方面 ， 所以用途極廣 。 焦炭及其性質(zhì) 電石焦的質(zhì)量要求不太嚴(yán)格 ， 所以煉焦用煤的要求也就不太嚴(yán)格 ， 只要按照上述焦炭要求進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算就可求出對(duì)煤的要求 。 （ 3） 為避免生石灰消化 ， 電石焦水分應(yīng)控制在 6%以下 。 每生產(chǎn) 1噸電石約需 。以焦炭為原料的煤氣發(fā)生爐為固定床形式 ， 氣化后殘?jiān)怨腆w排出 ， 所以焦炭灰分應(yīng)有較高的灰熔點(diǎn) ， 一般應(yīng)在 1300℃以上 ， 以免造成煤氣發(fā)生爐內(nèi)形成液態(tài)爐渣而使氣流難以均勻分布 ， 灰分組成應(yīng)該以 SiO2和 Al2O3為主 。 焦炭及其性質(zhì) 目前我國(guó)鑄造焦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 14。 此外焦炭中的灰分在爐缸內(nèi)高溫下會(huì)形成熔渣粘附在焦炭表面 ， 阻礙鐵水的滲鐵 。 一般在沖天爐內(nèi) ， 鐵水增硫約為焦炭含硫量的 30%， 而當(dāng)爐渣堿度達(dá) %~2%， 造渣脫硫效率不過(guò) 50%。 但鑄造焦粒度過(guò)大 ， 使燃燒區(qū)不集中 ， 也會(huì)降低爐氣溫度 。 為提高沖天爐過(guò)熱區(qū)的溫度 ， 使熔融金屬的過(guò)熱溫度足夠高 ， 流動(dòng)性好 ，應(yīng)保持適宜的氧化帶高度 （ h） ， 該高度可用下式表示： ， m 式中 A—— 系數(shù) ， 為 ； W—— 送風(fēng)強(qiáng)度 ， m3/（ m2 爐渣中除發(fā)生類同高爐爐渣與鐵水間硫的轉(zhuǎn)移而進(jìn)行鐵水脫硫反應(yīng)外 ，爐渣的存在還有利于鐵水中氧化物的還原 。 爐氣中的水汽與鐵水或焦炭反應(yīng)產(chǎn)生的 H2易溶解在鐵水中 ， 當(dāng)鐵水凝固時(shí) ， 氫的溶解度突然降低 ， H2從鐵水中逸出 ， 使鑄件表皮下形成內(nèi)壁光滑的球形小氣孔 ， 增加鑄件的缺陷 。 Fe+CO2→FeO+CO Fe+H2O→FeO+H 2 鐵水中的部分硅和錳在氧化帶內(nèi)能被爐氣中的氧燒損 ，形成 SiO2和 MnO， 鐵水中的碳也能與氧反應(yīng)而降低 。 沖天爐內(nèi)爐料分布 、爐氣組成和溫度變化如圖 111 ， 焦炭在沖天爐內(nèi)分底焦和層焦 ， 底焦在風(fēng)口區(qū)與鼓入的空氣劇烈燃燒 ， 因此在風(fēng)口以上的氧化帶內(nèi) ， 爐氣中 O2含量迅速降低 ， CO2含量很快升高并達(dá)到最大值 ， 爐氣溫度也相應(yīng)升至最高值 ， 熔化鐵水的溫度在氧化帶的底部達(dá)最高值 。 K2O+ SiO2→K 2+SiO4 所以這樣做又將致使?fàn)t渣帶出的堿量減少 ， 增加了爐內(nèi)的堿循環(huán) ， 加劇了碳溶反應(yīng) ， 促進(jìn)了焦炭的降解 。 因此當(dāng)焦炭帶入爐內(nèi)的灰分增多時(shí) ， 加入的熔劑也必須增加 ， 即增加爐內(nèi)的堿量 ， 促進(jìn)焦炭的降解 。 焦炭及其性質(zhì) 研究結(jié)果表明 ， 循環(huán)堿量可達(dá)入爐焦炭和礦石堿量的6倍 ， 高爐內(nèi)焦炭的鉀 、 鈉含量可高達(dá) 3%以上 ， 這就足以對(duì)焦炭的碳溶反應(yīng)起催化作用 。 焦炭及其性質(zhì) 礦石和焦炭帶入高爐內(nèi)的堿金屬多數(shù)是硅酸鹽和碳酸鹽 ， 在高爐內(nèi)碳酸鹽分解成氧化物 ， 硅酸鹽則被還原成堿金屬 、 堿土金屬 、 鐵 、 錳 、 鎳等 ， 對(duì)碳溶反應(yīng)能起催化作用 ， 其中鉀 、 鈉的催化作用最為顯著 。 焦炭在高爐的塊狀帶內(nèi)雖受靜壓擠壓 ， 相互碰撞和磨損等作用 ， 但由于散料層所受靜壓遠(yuǎn)低于焦炭的抗壓強(qiáng)度 ，撞擊和磨損力也較小 ， 故塊狀帶內(nèi)焦炭強(qiáng)度的降低 、 粒度的減小以及料柱透氣性的變化均不明顯 。表 15列出了一些國(guó)家（或企業(yè)）的高爐焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（或達(dá)到水平）。 近年來(lái) ， 為降低焦炭消耗 ， 增加高爐產(chǎn)量 ， 改善生鐵質(zhì)量 ， 采用了在風(fēng)口噴吹煤粉 、 重油 、 富氧鼓風(fēng)等強(qiáng)化技術(shù) 。 由于焦炭位于風(fēng)口區(qū)以上地區(qū) ， 始終處于固體狀態(tài) ，在高爐中其體積占高爐體積的 35%～ 50%。 在滴落帶下方的中心