改善焦炭质量的措施

高炉高效顺行冶炼需要有质量与之相配的焦炭。对现有焦炭质量必须有客观全面的认识，应控制焦炭的本质质量达到高炉冶炼要求并维持稳定，而不是盲目地追求某些高指标。影响焦炭质量的主要因素是炼焦配煤、炼焦工艺及制度。所以要针对高炉具体的冶炼情况，从高炉角度研究对焦炭质量的要求，再结合炼焦配煤和炼焦工艺及制度的改进，提高并稳定焦炭的本质质量，实现高炉经济、高效顺行。

根据高炉冶炼研究成果，国内外众多研究者提出各自的方法或指标。如郭瑞等提出的等溶损率后强度SCSR25和热处理后强度SCPHTS可以较好地模拟焦炭在高炉中由溶损反应和高温引起的劣化，通过对7种CRI和CSR差别很大高炉用焦炭的研究发现，SCSR25指标与传统的CSR指标没有相关性，而且该指标相对于传统的CSR指标差距变小，这也较好地解释了这些传统指标差距很大的焦炭均可以在喷吹煤粉的大型高炉稳定应用的原因。

俄罗斯冶金工作者在评价焦炭质量时，在传统指标外增加了焦炭热稳定性指标ТУ、灰分综合指标Вash及焦炭的冶金价值指标МЦК，认为这些指标能够较好地反映焦炭对高炉炼铁的影响，并将其用于指导炼焦和炼铁实际生产。这些方法和指标对加深焦炭质量理解及改善高炉操作均具有积极作用。但以上方法尚未能完全与焦炭不同尺度的本质质量建立较为明确的关系，亦未能提供较为明确的技术措施来指导炼焦生产，未能为高炉提供符合质量要求的焦炭。

作者赞成根据高炉不同区域焦炭劣化的机制来研究焦炭质量，进而采取适合的改善焦炭质量的措施。澳大利亚研究者根据高炉不同部位对焦炭的劣化作用，提出影响焦炭劣化的主要因素。如在高炉所有区域，焦炭中惰性物尺寸范围、惰性与活性组分界面的空隙均是重要影响因素。惰性粒子晶间破裂对回旋区、鸟巢区，尤其是死料柱焦炭劣化影响明显。薄孔壁对回旋区、鸟巢区焦炭劣化作用明显。外表裂纹长度对回旋区有明显影响。这暗示炼焦煤的粉碎工艺和合理的活、惰性组分结合对焦炭质量具有内在的影响。澳大利亚研究者研究了煤颗粒的岩相组成与焦炭质量的关系，发现有些煤种惰性富集组分适于适当细粉碎，而另一些煤种却适于适当粗粉碎。煤中不同矿物质对焦炭反应性具有不同的影响，在高温区域矿物质被还原或与渣铁反应造成焦炭粉化。不同煤种炼制的焦炭石墨化性能亦不同，这会导致高温条件下不同焦炭的粉化性能不同。针对这些劣化因素和机制，建议采取优化配煤、配合合理炼焦工艺及改善炼焦制度等技术措施，来稳定和改善焦炭内在质量。钢铁企业应关注独立焦化企业的转型升级，与焦化企业建立稳定的供应关系，实现二者转型升级的协调和共同发展。

1 改善焦炭质量的措施

精细优化配煤是焦炭质量的根本保证。炼焦配煤是通过合理选择炼焦煤煤种并进行优化搭配保障焦炭灰、硫指标和冷热态强度（M40、M10，CRI、CSR）达到或超过期望值。焦炭的冷热态强度指标不能全面地表征焦炭的内在质量，也不能精准地度量和预测焦炭在高炉中的劣化行为。焦炭在高温条件下的石墨化特性及矿物质的变化均对焦炭高温劣化产生重大影响。因此，炼焦配煤不仅要根据各炼焦煤的黏结性、结焦性等技术指标控制配煤，保障焦炭的冷热态强度，还要根据各炼焦煤的矿物质组成、煤岩组成等进行优化配比，控制所得焦炭的矿物组成、显微结构及石墨化性能，进而控制焦炭在高温条件下的劣化行为。为此，精细优化配煤就是要从煤种合理选择、煤岩合理组成、煤中矿物合理组成并与合理粉碎、炼焦工艺及制度相配合，生产内在质量优良的冶金焦。当前，炼焦煤供应的宽松环境为炼焦生产提供了充分选择煤源的可能，为炼焦企业开展精细优化配煤提供了资源条件。

1.2 干熄焦

通过循环惰性气体与红热焦炭逆流换热方式冷却焦炭，明显降低了焦炭内部的热应力，显著减少了焦炭微裂纹。焦炭在干熄炉内自上而下的运动部分消除了焦炭的缺陷。这两个作用有效提高了高炉入炉焦炭内在质量，其代价是牺牲了约5个百分点的冶金焦率。但这种代价是值得的，减少的这部分焦炭若进入高炉可能大部分会形成粉焦而恶化高炉操作，由此带来的损失可能更大。节能减排的国家政策推动了焦化企业配套建设干熄焦装置，钢铁企业亦应该适当提高干熄焦炭采购价格，实现焦化与炼铁双赢。对于湿熄焦炭，建议加强筛分与整粒，减少粉焦及有缺陷焦炭进入高炉带来的不利影响。

1.3 炼焦制度改善

焦化产能已严重过剩，炼焦生产应对炼焦制度进行合理调整。如适当降低生产负荷，不仅可以部分化解产能过剩问题，还可以通过适当降低火道温度提高焦炭的平均粒度，这对于大型高炉有利；适当延长结焦时间确保焦炭成熟对改善其热态性能十分有利。

1.4 捣固炼焦工艺

通过提高装炉煤堆密度的方式改善焦炭质量，提高黏结性较低的煤配比，降低配煤成本。捣固工艺较明显改善M10、CSR指标；M40多数情况下改善，少数情况会降低；CRI指标一般略有改善。相同配煤比，顶装与捣固炼焦工艺的焦炭随着试验样品粒度下降，焦炭的结构强度、显微强度及不同温度下的反应性差距明显缩小，说明相同配煤比、不同炼焦工艺的焦炭本质质量接近，捣固工艺主要是通过降低焦炭气孔率、改善孔隙结构而提高了焦炭的质量指标，见表1、表2和图1。因此，捣固炼焦配煤结构与顶装炼焦的配煤结构不宜差距过大，否则，焦炭本质质量会有明显下降而影响高炉冶炼。也不宜采用过度提高捣固增加堆密度的方式提高焦炭质量指标数值，否则，所生产的焦炭堆积密度过大，其单位数量的焦炭体积明显下降（可达20%及以上），使高炉在相同焦比及批次时焦层厚度明显下降，影响料柱的透气性。所以，捣固焦生产应以高炉需求为准则，合理配煤生产捣固冶金焦。