捣固焦技术的研究进展

捣固焦在经济性、焦炭传统质量指标方面具有优势，但在高炉实际应用效果上存在一定争议。综述了捣固焦的优势与存在的问题，对比了捣固焦与顶装焦的差异，总结了现有研究的不足。认为，捣固工艺能够扩充煤种数量，改善焦炭的质量指标；部分企业无法制定出符合高炉生产的捣固焦操作制度，导致高炉炼铁时捣固焦溶损反应后，强度下降程度明显高于顶装焦；与传统热态强度指标相近的顶装焦相比，捣固焦受高炉冶炼温度变化及碱金属富集的影响，结构破坏更为严重；捣固焦微观结构中存在“盲肠状”气孔，光学组织中镶嵌结构体积分数较低，微晶结构中无序微晶较多，可能造成溶损反应后劣化程度远大于顶装焦的结果；捣固焦未能普遍应用于大型高炉的原因还需要深入探索，现有的焦炭质量评价方法也存在一定的局限性。因此，评价捣固焦质量时充分考虑温度及碱金属的影响，同时使用不同方法对捣固焦的微观结构深入分析，还需要继续探索捣固焦在大高炉成功应用的操作制度，降低生产成本。     

捣固焦炭内在质量及等反应后强度指标

 为了研究捣固焦炭对大高炉的适应性,在1050～1200℃使用焦炭连续热反应装置对A类顶装焦、B类捣固焦、C类捣固焦3类焦炭进行等温等反应的溶损反应。当焦炭的失重率分别达到30%,35%,40%时,停止反应,通过I型转鼓检测焦炭的反应后强度。结果表明：捣固处理在一定程度上可以改善焦炭的热态性质;在1100～1150℃时焦炭强度破坏程度最严重;等反应后强度与国家标准CSR存在差异性。     

山钢1880 m3高炉用冶金焦性价模型研究及应用

已有生产实践表明，用评价顶装焦的方法评价捣固焦适用性较差。为了准确掌握捣固焦真实热态性能，实现捣固焦和顶装焦在高炉中的安全、经济使用，在研究现有焦炭评价方法及捣固焦结构特性的基础上开发了山钢高炉用冶金焦性价模型。该模型采用数据归纳分析和模糊综合评价的方法，将焦炭的10项常规指标(平均粒径、焦末(粒径小于25 mm)比例、全水分、挥发分、灰分、硫分、冷热态性质(M40、M10、CRI、CSR))和捣固焦的6项结构性指标(高温反应后强度CSR₁₃₀₀、光学组织指数OTI、显微强度MSI、结构强度SSI、假相对密度d、碳化学结构d₀₀₂)纳入模型，通过构建捣固焦6项结构性指标与冷热态4项性质指标(M40、M10、CRI、CSR)间的相互关系模型，对捣固焦冷热态4项性质指标进行修正，实现了捣固焦、顶装焦评价方法的统一。该模型已在山钢1 880 m³高炉进行应用，模型给出的预测结果对各类型焦炭的科学使用起到了指导作用。     

焦肥煤配比对顶装和捣固焦性能的影响

为了解顶装焦和捣固焦在性能指标上的差异,利用300 kg试验焦炉研究了不同焦肥煤配比对顶装焦和捣固焦性能的影响规律。研究发现,焦肥煤配比由30%提高到60%,捣固炼焦可以改善焦炭冷热强度,且改善作用逐渐减弱;焦炭镶嵌结构体积分数逐渐升高,而同性结构体积分数逐渐降低;焦炭平均孔径逐渐升高,气孔率逐渐降低。焦炭的反应后强度随镶嵌结构体积分数的增大呈现升高趋势,而反应性随各向同性总和ΣISO体积分数的升高而升高。相同配煤结构情况下,捣固焦平均孔径偏低,气孔壁厚度增加,气孔率低约20%。     

捣固焦与顶装焦性能差异探析北大核心

从机械性能和热态性能方面对比了顶装焦与捣固焦的主要性能差异,并从成分和结构两方面分析了造成这些差异的原因。分析发现,顶装焦的机械性能和热态性能均优于捣固焦;两种焦炭在成分和结构上均存在差异,这些差异是导致其性能差异的原因。捣固焦相对于顶装焦灰分较高、灰分中碱性氧化物高、裂纹多、气孔多、气孔壁薄、各向同性多,这些是导致其机械性能和热态性能低于顶装焦的主要原因。     

捣固焦与顶装焦性能差异探析

从机械性能和热态性能方面对比了顶装焦与捣固焦的主要性能差异,并从成分和结构两方面分析了造成这些差异的原因。分析发现,顶装焦的机械性能和热态性能均优于捣固焦;两种焦炭在成分和结构上均存在差异,这些差异是导致其性能差异的原因。捣固焦相对于顶装焦灰分较高、灰分中碱性氧化物高、裂纹多、气孔多、气孔壁薄、各向同性多,这些是导致其机械性能和热态性能低于顶装焦的主要原因。     

某2000m3高炉全捣固焦冶炼操作制度的调整

与顶装焦相比,捣固焦具有原料选择范围宽、炼焦成本低、冷态强度好等特点。某2000 m³高炉由顶装焦冶炼转为使用全捣固焦冶炼时,对高炉操作制度进行了调整,通过采取开放中心气流抑制边沿气流、增大风量提高富氧率、控制炉渣碱度R₂在1.15左右等措施,高炉保持了稳定顺行,并取得了较好的技术经济指标。高炉利用系数提高到2.52t/(m³·d),燃料比下降到503.70 kg/t,煤比增加到160 kg/t,铁水一级品率达到99.34%,煤气利用率50.12%,焦炭配煤成本降低约43.4元/t。     

焦炭在高炉中热态性能评价指标初探

对焦炭在高炉中热态性能评价指标进行了研究探索,得出了焦炭反应性、反应后强度、光学组织指数,可以反应焦炭在高炉中热态性质。为焦化厂提供了预测和提高焦炭质量的分析方法。     

钾蒸气对顶装焦与捣固焦劣化的影响

为了探究钾蒸气对顶装焦和捣固焦劣化行为的影响,在相同试验条件下向两种焦炭赋相同含量的钾蒸气,研究相同钾蒸气条件下,捣固焦与顶装焦粉化率及热态性能变化的差异。结果表明,在钾蒸气设定量低于5%时,捣固焦的粉化率较高,即钾蒸气对捣固焦结构的直接破坏能力强于顶装焦;在钾蒸气设定量超过5%后,两者相差不大。吸附钾蒸气后,两种焦炭的反应性均随钾蒸气的增多而增强,反应后强度则降低。     

COREX用焦在铁水中的渗碳特性

 钢铁工业是支撑国民经济发展的基础产业,同时也属于资源和能源密集型行业,随着国家严格的环保政策的逐渐实施,其面临的资源和环保要求日益增加。传统高炉炼铁生产工艺由于存在能耗高、污染物排放多的弊端,发展受到了限制,因此非高炉炼铁工艺的研究和应用日益受到钢铁行业的重视。系统研究了COREX熔融还原非高炉炼铁工艺使用的顶装焦、捣固焦和气煤焦在铁水中渗碳特性,并分析了3种不同样品在铁水中的渗碳动力学行为。研究结果表明,高温铁水与碳原子接触时发生渗碳反应的吉布斯自由能远小于Fe₃C生成反应的吉布斯自由能,焦炭与高温铁水接触被消耗的过程以渗碳反应为主。顶装焦、捣固焦和气煤焦3种焦炭样品与高温液态铁水接触后迅速发生渗碳反应,铁水中碳含量快速增加,但铁水中碳含量增加的幅度随着铁水中碳含量的升高而快速降低,在渗碳反应时间超过120 min后铁水中的碳含量基本保持恒定。3种焦炭在铁水中的渗碳速率由高到低分别为气煤焦、顶装焦和捣固焦,铁水温度对渗碳过程具有明显的影响,随着温度的升高,渗碳速率和最终铁水中的碳含量增加。动力学分析表明,捣固焦在铁水中的渗碳活化能最高,顶装焦次之,气煤焦最小。     

捣固焦在涟钢3200 m3高炉的使用实践

涟钢7号3200 m3高炉是国内第一座全部使用捣固焦的大型高炉。本文介绍了与涟钢7号高炉配套的捣固焦炉的概况及其主要配煤结构与焦炭质量指标,同时也阐述了涟钢高炉3200 m3高炉在使用捣固焦中所采用的原料条件、主要操作制度及取得的主要经济技术指标。涟钢3200 m3高炉全部使用捣固焦取得了良好的操作结果,证明了捣固焦在大型高炉上亦具有良好的应用前景。     

捣固焦炭性能与高炉指标关系的探究

长钢新区为降低自产捣固焦炭成本,调整配煤比例,焦炭冷态指标稳定、热态性能大幅下降,结果造成高炉燃料比大幅上升。后及时调整配煤路线,焦炭热态性能趋于好转,高炉逐步稳定,燃料比下降。     

捣固炼焦技术进步与发展方向

文章介绍了捣固炼焦技术特点，分析了我国捣固焦发展的历程和当前取得的技术进步，指出了目前我国捣固焦存在的主要问题及其改进措施和今后发展方向，预测了到2025年我国焦炭总产能及捣固焦、顸装焦占比情况。     

3200 m~3高炉入炉焦炭低成本优化

为降低3 200 m3高炉铁水成本,天钢将现有3种焦炭进行分析对比,进行了干熄焦、捣固焦单品种控制比例实验和3种焦炭搭配比例实验。通过观察判断炉况、分析调整操作、核算铁水成本,确定了适合天钢的入炉焦炭结构。经实践检验,采用顶装湿熄焦40%+捣固湿熄焦40%+干熄焦20%的入炉焦炭结构,既能保证高炉稳定顺行对焦炭质量的要求,又能降低入炉焦炭成本,是天钢高炉炼铁焦炭低成本优化的较好选择。     

4.3m捣固焦炉配煤结构的优化与应用

济钢利用小焦炉试验—单孔试验—炉组试验平台,挖掘捣固焦炉的技术优势,系统进行了配煤炼焦试验,实现了捣固焦配煤结构中以低价煤源(气煤、气肥煤、瘦煤)为骨架的经济配煤方案,配煤成本降低92元/t,且焦炭质量保持稳定,满足了1 750 m3高炉用焦质量要求。     

CO2-H2O混合气体与捣固焦和顶装焦深度反应影响

 由于全球气候变暖,CO₂的减排逐渐成为人们关注的热点。钢铁工业作为CO₂排放大户,需要严格控制其CO₂的排放量,富氢炼铁由于具有降低碳排放的特点,已经成为冶金工艺未来发展趋势,但富氢燃料的使用会在高炉内产生大量水蒸气,所以研究高炉中不同种类焦炭与CO₂-H₂O混合气体在气化溶损反应下的变化至关重要,可以为高炉富氢冶炼条件下焦炭的选择和质量的控制提供理论依据。通过研究不同含量CO₂-H₂O气体通入管式炉中与捣固焦和顶装焦发生深度气化溶损反应,分析CO₂-H₂O混合气体中水蒸气含量变化产生的气化反应溶损差异、焦炭有机官能团和碳素结构的变化规律以及利用未反应核模型分析气化反应过程中限制性环节。研究结果表明,两种焦炭气化反应的限制性环节为界面化学反应,通过对比顶装焦和捣固焦颗粒气化溶损过程中边缘、中间、中心隙结构和相对密度上的差异发现,随着CO₂-H₂O混合气体中水蒸气含量的增加,两种焦炭表面溶损反应较其他两部分更加严重,出现了明显的开孔现象,并且捣固焦的内部开裂情况更加严重。结合FT-IR分析可知,水蒸气能够加剧气化反应过程中顶装焦和捣固焦结构内脂肪族官能团和甲基的消耗,从而导致两种焦炭的芳香度升高,同时反应后捣固焦样品中芳香烃的缩合程度增加。     

包钢3~#高炉使用顶装焦生产冶炼实践

文章以炼铁厂炼铁一部3~#高炉使用顶装焦替换捣固焦为契机,对3~#高炉上下部调剂进行了系统总结,重点分析了入炉燃料改善时,高炉炉况的变化。     

捣固与顶装炼焦工艺同步生产技术的应用

介绍了南(昌)钢公司为扩大利用焦煤资源,采用捣固炼焦工艺.根据企业情况,将捣固焦炉建筑在原有的顶装焦炉同一中心线上,解决了备煤、原煤捣固、系统在线监控等工艺技术和生产组织中的难点.捣固焦炉生产焦炭质量符合高炉生产要求,并降低了配合煤的生产成本.     

锌对捣固焦和顶装焦气化反应的催化作用

采用液相吸附法研究了不同温度、富锌量等条件对捣固焦和顶装焦气化反应的影响,并结合XRD、扫描电子显微镜和光学显微镜对比分析了锌对2种焦炭气化反应后的微晶结构、显微结构、孔结构的影响。研究结果表明,升高温度和增大富锌量均能使焦炭反应性增大,反应后焦炭强度减小。反应温度低于1 000℃时,锌对焦炭气化反应的影响较小,而在1 100℃时,2种焦炭的反应率随富锌浓度的增大快速增大,且富锌后顶装焦的反应率比捣固焦高约1%~2%。XRD分析表明,锌对焦炭有序化微晶气化反应的催化作用大于无序化微晶,从而导致气化反应后焦炭微晶片层的堆积高度减小,石墨化程度降低。结合扫描电子显微镜和光学显微全景图发现,锌在催化焦炭气化反应过程中孔壁变薄甚至消失,孔面积和孔直径增大,孔的贯穿连通程度加大,为锌蒸气的渗透和气化反应的动力学提供有利条件,导致反应进一步被加剧,但捣固焦较致密的孔结构使其在气化反应中具有优于顶装焦的抗锌催化能力。     

顶装炼焦改捣固炼焦配煤方案的实践

介绍了豫港（济源）焦化集团有限公司采用捣固炼焦和顶装炼焦两种工艺下的焦炭质量对比,经过生产实践,得出了捣固炼焦的最佳配煤方案。