当前位置: 我的钢铁网 > 钢材频道 > 正文

简述焦炭在钢铁生产中扮演的角色

在经历了九月份令人大失所望的低迷行情过后,黑色系在金秋十月出人意料的迎来了一波强势反弹。其中首当其冲的便是“绝代双焦”接近疯狂的涨幅,在这一轮行情中可谓功不可没。

几家欢喜几家愁,作为长流程钢厂高炉炼铁环节必不可缺的原料之一—“焦炭”期货由年初的600多元每吨到突破2000元/吨大关。钢厂生产成本大大提升,带动成品材强势走高。

2016年焦炭期货走势具体如下图:

图一

那么问题来了,焦炭在钢铁生产中到底扮演着一个什么样的角色呢?它在整个工艺流程中起着一个什么样的作用呢?

目前我国大型钢厂主流生产工艺为:

 

图2

冶炼用焦炭是作为直接原料与铁矿石和造渣熔剂(CaCO₃)一起从炉顶置入,再与从炉底吹入的高温空气进行反应,形成所需的铁水滴落至炉缸,最后进行渣铁分离。整个炼铁过程中,焦炭主要起到四个作用:

一、还原剂

入炉的焦炭在高温空气中不充分燃烧形成一氧化碳与烧结矿/球团矿中的铁氧化物(Fe3O4、Fe2O3、FeO)发生还原反应,生成液态铁和二氧化碳气体。作为造渣熔剂的石灰石(CaCO3)在高温环境下发生分解反应形成CaO与CO2,其中的CaO与铁矿石中的SiO2在高温下发生化合反应生成CaSiO3即炉渣,由于炉渣密度小于铁水密度,故浮于铁水上方,排出时自动分离。

二、提供热源

固态的铁矿石和熔剂在高炉中很难与还原性气体一氧化碳进行反应,所以首先要将铁矿石和熔剂由固态转化为液态。铁矿石在温度大于400℃时开始缓慢软化,整个还原反应开始生成,当达到1350~1400℃时能完全熔化,反应达到平衡状态。而熔剂在1000℃左右即可熔解成CaO和CO2气体参与造渣,因此高炉完全反应区理论温度需要达到1350℃以上。这么大的热量来源主要是靠焦炭来提供,焦炭在高温空气中燃烧并释放出大量热量,产生将近2000℃的炽热一氧化碳气体,使铁矿石和熔剂熔化成液体并与之反应生成液态Fe单质即铁水滴入炉缸。整个高炉炼铁环节中,焦炭燃烧所释放出的热量大约占总热量来源的71%左右。

三、骨架作用

这里的骨架作用可以分为两个:

1.支撑炉内料柱

在高炉操作中,当减风时,炉内很容易发生崩料,即突然下降的现象,造成未在完全反应区进行还原。正常情况下,炉料受重力势能和上升煤气的浮力缓慢下降,经过块状带、软熔带、滴落带和燃烧带等。

2.提高透气性

高炉如果想维持稳定顺行,必须得保障炉内良好的透气性。当炉内温度超过1500℃时,其它炉料基本上都熔化成致密的软熔状,致使透气性变差。而焦炭仍维持粒状的形态,使气体从周围穿过,不仅起到骨架的作用,而且大大提高了高炉内部透气性。

四、渗碳作用

碳含量对钢铁的机械性能起着主要作用。其中,钢中碳含量为0.03%-2%,生铁为2%-4.3%,故经过铁水预处理后的生铁进入转炉进行冶炼的目的主要是脱碳和脱P、S(钢铁中的P、S会致使成品材产生易脆性)。炉料中铁矿石不含碳元素,焦炭便成了生铁中碳元素的主要来源,在还原过程中发生渗碳反应,以化合碳形态存在于铁水中。

从上述可以看出,冶炼用焦炭在高炉企业生产过程中起着不可或缺的作用,虽然目前很多钢厂使用喷吹煤粉技术来部分代替焦炭,以降低焦比来达到降低成本的目的。但喷吹煤粉只能代替焦炭的热源和还原剂的作用,它的骨架作用却是无法替代的。

责任编辑:王晶晶 021-26093683
资讯监督:陈士虎 021-26093790