高炉炉缸径向焦炭碱金属变化及其对焦炭性能影响的研究

利用风口焦炭取样机取得了整个高炉炉缸半径上的焦炭样品。分析了炉缸径向不同位置、不同粒径的焦炭的碱金属含量,得出:炉缸径向同一位置风口焦炭粒度由小至大的碱金属含量是升高趋势,且同一风口焦炭粒级,由炉缸边缘至中心,碱金属总体呈上升趋势。通过对炉缸焦炭、入炉焦炭光学组织及碱金属的对比分析,得出:入炉焦炭中的各向同性的组成相比于各向异性的组成在高炉内具有较强的抗碳溶损能力;迁钢1号高炉炉缸径向风口焦炭中各向同性的比例与其碱金属含量没有相关性。     

超大型高炉风口焦炭取样分析研究

为恢复炉况及探讨超大型高炉冶炼规律,对首钢京唐公司高炉进行了风口焦炭取样分析,研究了其入炉焦炭热强度与焦炭反应性、焦炭冷强度与焦炭耐磨强度之间的关系;探明了风口焦炭的粒度、劣化度及渣铁滞留量;探索了渣铁滞留量与渣铁体积、风口焦炭粒度、煤比及炉渣二元碱度的关系;分析了炉缸径向焦炭粒度分布、风口前高透气性区长度、炉缸透气性等;根据上述研究结果,提出了高炉操作建议并得到应用。实践结果表明:风口焦炭取样分析可以作为高炉操作调整的重要参考。     

高炉内风口焦炭的劣化度及改善措施

为深入了解焦炭在高炉中的劣化情况,详细研究了风口焦的性状。利用风口取样技术取出高炉风口焦炭,对风口前不同位置的焦炭进行筛分,确定其粒度分布及不同位置不同粒度风口焦的反应性。用粒度的降解度表示风口焦物理性质的变化,用风口焦反应性增加的倍数表示风口焦炭的化学性质变化,从而定量的给出了口焦炭劣化度的公式。文章指出提高入炉焦炭的高温性能和各向异性含量,控制碱金属的入炉量及采用合理的造渣制度来控制炉渣碱度等技术措施,可以减缓风口焦炭劣化,提高炉缸活跃程度。     

武钢6号高炉中修炉内残留焦炭分析

 为了进一步研究焦炭在高炉内的劣化行为,探索更加适合高炉的的焦炭评价指标,利用武钢6号高炉中修挖炉缸的机会,从炉内自上而下分层取出焦炭试样,测定分析经高温反应后的焦炭试样的各项理化性能。采用开元5E-MAG6700全自动工分仪测定其水分、灰分和挥发分,采用科翔XQK-2000型显气孔率测定仪测定其显气孔率和灰分。研究结果表明,炉内残留焦炭相对于入炉焦灰分质量分数较高,固定碳质量分数下降明显,焦炭孔隙内滞留大量炉渣。高炉内初渣中SiO2、Al2O3、CaO和MgO质量分数并不高,MnO和P2O5质量分数是终渣中几倍甚至10倍,有相当部分的造渣是在炉缸下部进行的。高炉内碱金属在炉腹下部至炉缸上部富集量最大,锌在炉缸上部富集量最大。通过对高炉中修残留焦炭的研究分析,对焦炭在高炉各部位的劣化行为规律认识更加深刻,并对高炉的特性把握更加准确,可用于指导高炉生产。     

COREX风口焦(半焦)特性解析研究

对COREX风口焦进行EDS、XRD、Raman分析及气孔结构表征,并与入炉燃料性能进行对比。结果表明,入炉焦中碳含量明显高于风口焦中各个粒级的碳含量;风口焦中硫含量低于入炉焦,焦中硫发生了迁移。风口焦XRD和Raman分析表明,20~40 mm粒级焦炭(半焦)石墨化程度较高,而在5~20 mm和5 mm两个粒级范围焦炭(半焦)无序化程度高;风口焦的R值与粒径之间没有明显的关联;20~40 mm粒级风口焦气孔率最大。入炉燃料与风口焦的粒度及灰分分析表明,山西焦在COREX炉内降解速度较宝钢焦快;风口焦的灰分含量明显高于入炉燃料,且随风口焦粒径的降低而增加。     

大型高炉中焦炭相变过程的探讨

借助实验室及工业风口焦探讨了入炉原料中碱金属在高炉中对焦炭热稳定性的影响，利用显微结构研究方法，阐明了焦炭被碱金属破坏的机理，以及高炉中焦炭热强度下降与组成结构的关系。     

高炉碱金属富集区域钾、钠加剧焦炭劣化新认识及其量化控制模型

碱金属对高炉内焦炭的破坏大多通过研究碱金属碳酸盐对焦炭气化反应的影响,从而得出钾、钠破坏性相近,在控制碱金属入炉时也基本不对二者进行区分;但高炉调研表明在碱金属富集明显加剧的区域碱金属碳酸盐已分解且焦炭中钾含量均大于钠.本文通过热力学计算得知在碱富集区域碱金属主要以单质蒸气而非碳酸盐或氧化物形式存在,据此设计了模拟此区域有无CO₂时钾、钠单质蒸气在焦炭上的自主吸附和破坏实验,结合原子吸收光谱法、X射线衍射法和扫描电镜-能谱分析发现钾蒸气和焦炭中灰分大量结合形成钾霞石后体积膨胀、裂纹扩展导致碱金属富集区域钾在焦炭上的吸附和破坏能力均远大于钠,因此建议尽量采用低灰分焦炭并严格控制入炉钾负荷.进一步研究体系中不同钾蒸气含量对气化反应的影响规律,得出当钾蒸气与焦炭的气固质量比率超过3%后焦炭反应性陡升.依据碱金属富集区域钾、钠在焦炭上的不同吸附和破坏性,建立了钾、钠各自入炉上限及总量上限的量化控制模型.      

炉缸焦炭状态与炉况运行间关联性分析

为了研究炉缸内焦炭存在性状与炉况运行状态之间关系,采用炉内径向取样技术,通过对不同大型高炉炉缸区域所取焦炭的堆积程度、粒级存在状态、自身成分与结构以及热态性能等进行检测与分析,并统计出此阶段高炉运行指标,回归出炉缸焦炭存在状态与炉况运行指标间关联性规律。分析结果表明,炉缸内焦炭粒度每增加1 mm,约可提升喷煤量4.66 kg/t,降低燃料消耗4.77 kg/t,同时大型高炉要想获得较好的运行效果,死料柱内的渣、铁滞留量还应严格控制在45%以内。这也验证了良好高炉运行状态下,除应选用优质原燃料入炉,用以减轻炉内焦炭熔损程度,强化料柱功能外,还应在操作中贯彻以风量及风压为优先调剂举措,用于改善炉缸活跃程度。     

风口焦炭取样研究对高炉操作的指导

根据首钢4号高炉风口焦炭取样的数据，分析了回旋区焦炭带的长度与实际风速、风口焦炭粒度及焦炭质量的关系，探讨了煤比与渣量及回旋区焦炭带的长度的关系；探索了高炉透气性指数与实际风速、煤比、风口焦炭粒度及高炉布料制度之间的关系。通过对炉缸径向煤气压差分析对高炉焦炭负荷、上下部制度的合理调整提出了建议。相关建议实施后，高炉技术经济指标明显改善。     

入炉碱负荷与焦炭劣化的关系

为了研究首钢高炉入炉碱负荷与炉内焦炭劣化的关系,利用碱金属循环富集模型计算碱金属在高炉内的最大富集量及在高炉内部不同部位的分布,然后进行焦炭在不同浓度碱蒸气下的熔损试验,通过反推计算最终得到了在不同入炉碱负荷情况下焦炭劣化的程度。结果表面,钾和钠在首钢高炉内最大的富集量分别为34.89和7.44kg/t,炉内焦炭已经发生严重劣化,反应性CRI为53.14%,反应后强度CSR为61.69%。要想控制住碱金属对首钢高炉的危害,入炉K2O和Na2O质量必须分别限制在0.48和3.11kg/t以内。     

高炉风口焦粒级分布与微观结构研究

采用在线取样方法,对高炉风口平面径向不同位置焦炭进行取样。对其沿径向以0.5 m为单位分段,通过粒度筛测、XRD、扫描电镜和BET等手段对比研究各分段焦炭的渣铁含量、粒级分布、比表面积与微观结构。结果表明：风口区域渣铁含量沿炉壳向炉芯的方向呈增大趋势,同时发现各径向焦炭的平均粒度呈下降趋势;与入炉焦相比,风口焦微晶结构更有序,但其在不同分段差异显著,在1～2 m区间内的风口焦有序化程度最高,说明风口区域温度最高;同时风口焦比表面积和微孔孔容分布明显高于入炉焦,且径向焦炭微孔孔径主要集中在2～5 nm,因而为有效减缓焦炭劣化速度,需考虑入炉焦的气孔均匀度。     

风口取样装置在攀钢的应用

通过对高炉风口取样装置取出的焦炭的粒度、热性能、灰成份、碱金属含量的分析研究,分析结果表明,攀钢高炉风口回旋区长度约为2m,高炉风口回旋区沿径向上,焦炭灰分、碱金属、热性能都先变小后变大。随着喷煤量的增大,风口焦的平均粒度变小,回旋区缩短。     

首钢高炉风口焦特征的研究

本文从多方面研究了首钢上座高炉风口焦与入炉焦的特征,结果表明,风口焦的粒度与入炉焦块度似乎关系不大,但与入炉焦强度有关;风口焦抗碎强度一般略小于入炉焦,但耐磨强度比入炉焦好;风口焦孔壁较薄,气孔率高,碱金属含量高,二氧化碳反应性强,在碱金属的催化作用下,碳溶反应是焦炭在高炉内质量降解的主要原因之一。     

焦炭在白云鄂博矿高炉冶炼中的热态性能变化

 冶金焦炭已经成为现代高炉炼铁技术所需的必备原料之一,被喻为钢铁工业的“基本食粮”,具有重要的战略价值和经济意义。随着低碳时代的来临和大喷煤技术的运用,焦炭的功能逐渐被替代。为了保证炉内的透气性以及透液性,作为高炉软熔带的“百叶窗”,焦炭作为料柱骨架和通道的作用更为突出,因此深入理解焦炭在白云鄂博矿高炉冶炼过程中的热态性能变化对指导白云鄂博矿的高效冶炼至关重要。以从包钢4号高炉中取出的入炉焦与风口焦为研究对象,使用X射线衍射仪、热重立式炉、扫描电镜、能谱仪等分析手段,对比研究了它们的基础特性、灰分的主要物相、反应性(CRI)与反应后强度(CSR)、微观孔隙结构及碱金属的含量及分布,从而得到焦炭在白云鄂博矿冶炼中的热态性能变化。结果表明,高炉中的焦炭在下降过程中发生气化反应,灰分含量提高,挥发分含量降低,SiO₂含量显著降低,但是CaO、K₂O、Na₂O、MgO等碱性氧化物含量有所增加。二次加热前期焦炭发生氮气吸附,质量没有减少反而增加;后期焦炭发生碳气化反应,质量快速下降,风口焦的反应性提高,反应后强度降低。风口焦表面出现了类似蜂窝状的孔隙,且孔隙分布不均匀,特别是被渣铁侵蚀的焦炭基质,其气孔壁变得粗糙,孔隙出现合并。碱金属在风口焦中富集,碱性氧化物含量增加。风口焦石墨碳所对应的(002)衍射峰半峰宽急剧减小,扁平峰消失,峰形尖锐。晶体结构趋向有序,石墨化程度提高。     

莱钢高炉风口取样研究

通过风口取样,对莱钢1#1 080 m3高炉风口区域焦炭、碱金属以及炉渣成分的变化情况进行了详细的检测分析。结果表明,在高炉结瘤操作时,高炉风口区焦炭粉化严重,死料柱的透气性与透液性差,风口焦炭碱金属含量增加;高炉炸瘤后,随着喷吹煤比的增加,风口焦平均粒度有减小趋势;风口焦样粒度沿高炉径向向炉缸中心减小;风口边缘渣碱度比靠近中心渣碱度低。     

韶钢大型高炉风口焦取样及分析技术研究

采用风口取样机对韶钢7号高炉回旋区和死料柱进行取样,对风口回旋区长度、炉芯透气透液性及炉缸活性、炉缸碱金属富集情况等进行了一系列的分析,指出焦炭热强度维持在65以上对高炉强化冶炼至关重要.     

论高炉中心加焦所用焦炭的选择

从结焦过程原理出发，通过对常规焦炉所产焦炭的质量分布分析，同时引用高炉使用不同粒级焦炭的生产操作数据，论述了中心加焦用焦的选择原则；表明适宜地选择焦炭粒级后，可改善炉缸焦炭床的透气透液性，有利于加风强化和对炉缸衬砖的保护，达到高产稳产的目的，并且使不同质量的焦炭得到合理使用。     

有害元素对沙钢5800m^(3)高炉风口寿命的影响北大核心

对沙钢5800m^(3)高炉风口表面出现白色黏结物进行了取样分析,发现主要成分为K、Na和Zn等有害元素。通过实验发现,Zn影响铜的导热性能,铜-锌合金层的导热系数远低于纯铜的导热系数,影响风口的导热能力;此外,K、Na会加剧焦炭的劣化,使得炉内透气性变差,炉缸活性下降,影响风口寿命。认为特大型高炉,要加强原燃料管理,控制入炉碱金属及锌负荷,以保证炉况的稳定顺行及风口长寿.     

焦炭质量对高炉冶炼的影响

通过对鞍钢多年焦炭质量指标与高炉经济技术指标的统计,分析了焦炭M40和CRS与高炉利用系数和燃料比之间的关系,以及焦炭质量波动对高炉顺行状况的影响规律,同时利用风口焦取样方法,研究了焦炭在炉内的劣化程度和炉缸的工作状态。     

迁钢公司高炉炉喉煤气流分布影响因素的探讨

通过炉缸径向不同位置的风口焦炭的实际压差、焦炭粒度、孔隙度和渣铁体积等参数计算炉缸径向煤气流速度的变化情况,从而比较炉缸煤气流分布情况。分析炉喉十字测温边缘值／中心值、炉缸径向中心煤气流速度、高炉布料制度之间的关系,得出了炉喉十字测温边缘值／中心值与炉缸径向中心煤气流速度、布矿角度、矿角焦角差之间的经验回归公式。