河北敬业集团第一炼铁厂使用兰炭块实践

一、引言

焦炭是高炉炼铁的必备燃料，在高温区，矿石软化熔融后，焦炭是炉内唯一以固态存在的物料，是支撑整个料柱的骨架，同时又是风口前燃烧产生的气体得以自下而上畅通的透气性通路，任何一种其他燃料只能代替焦炭的铁水渗碳、提供热源或作还原剂的作用，代替不了焦炭在高炉中的料柱骨架作用。随着冶炼技术的进步，冶炼过程的强化，煤比逐渐提高，焦比不断下降，焦炭作为骨架-----保证炉内透气性的作用更为突出。加入焦丁或兰炭与铁矿石混装的方式应用于高炉炼铁是可行的，加入焦丁或兰炭后可以提高高炉的透气性和透液性，提高CO的利用率；有效地保护入炉大块焦，减少大块焦炭过早参与碳溶反应，使其充分发挥骨架作用；可以降低焦比、燃料比，减少优质炼焦煤的消耗，提高企业经济效益。

二、配加兰炭的机理

兰炭的反应性很高，碳熔反应起始温度和剧烈反应温度远低于冶金焦，将兰炭与高炉原料混装入炉，兰炭与高炉煤气首先进行熔损反应，对大块冶金焦起到保护作用，使大块冶金焦能充分发挥骨架作用，可以减少大块焦的使用量，进而降低焦比，同时可以提高块状带的间接还原反应，使铁矿石预热还原率提高，减少直接还原反应，有效地保护了大块冶金焦。

在相同温度下冶金焦的反应速度远远低于兰碳，焦丁与矿石混合装入到高炉中，可以提高高炉块状带的透气性，可以减少大块冶金焦的碳溶反应，保护大块冶金焦；焦丁的加入使软化熔融的金属铁及溶渣形成多孔体外壳，如用兰炭代替部分焦丁，因其反应起始温度和剧烈反应温度都低于焦丁，其对大块冶金焦的保护作用能更明显。兰炭对冶金焦起到很好的保护作用，使大块冶金焦碳溶反应减少并滞后，使其能充分发挥骨架作用，在一定程度上为降低大块冶金焦焦比和热性质指标提供基础，进而减少炼焦配煤中优质煤焦和肥煤的消耗，缓解我国炼焦没资源短缺的问题。可见兰炭对大块冶金焦起到很好的保护作用。用强度好，活性高的兰炭代替焦丁与铁矿石混合用于高炉炼铁是完全可行的。

三、配加兰炭与焦丁的比较

焦丁是从冶金焦中筛出粒度较小的焦炭，其数量有限，考虑将兰碳替代部分焦丁用于高炉炼铁，焦丁的冷态强度明显优于兰碳，若兰碳和铁矿石混合加入到高炉中要比配加焦丁产生的粉末多些。用兰碳替换焦丁，在装料时由于受到撞击和炉料下降过程的磨损，兰碳产生的小于10mm的粉末要比焦丁焦多，会增加上升煤气流中的粉尘量，对高炉透气性不利，不利于高炉顺行。

焦丁其物理性质和化学性质类同大块冶金焦，冷态强度和热性质均较好，好处在于焦丁冷态强度好，在装料和炉料下降程中不易产生粉末，有利于块状带高炉的透气性；同时由于焦丁比大块焦表面积大，与矿石紧密接触，能优先发生碳溶反应，还原铁矿石，从而保护大块冶金焦，减少大块焦的碳溶损失。劣势在于焦丁反应性低，当焦丁投入量较大时，到达死料柱还有较多未反应剩余焦丁使死料柱粉末增加，导致死料柱的透液性显著恶化。

在相同温度下冶金焦的反应速度远远低于兰碳，就反应性而言，焦丁的起始反应温度和剧烈反应温度明显高于兰碳，兰碳到达死料柱之前已基本反应完毕，且神木兰碳灰分很低，对死料柱透液性的影响比焦丁小得多，如用兰炭代替焦丁，因其反应起始温度和剧烈反应温度都低于焦丁，其对大块冶金焦的保护作用能更明显。兰炭对冶金焦起到很好的保护作用，使大块冶金焦碳溶反应减少并滞后，使其能充分发挥骨架作用。

四、试用过程

第一炼铁厂7#高炉自3月26日开始试用兰碳，到5月7日结束，使用42天共计用量1016.51吨，8#高炉自3月28日开始试用兰碳，到5月7日结束，使用40天共计用量1260.73吨，平均200kg/批，

1.取样化验兰炭和焦丁的化学成分：

2.根据兰炭和焦丁的化学成分非常接近，兰炭代替部分焦丁使用；

3.厂部安排兰炭在7#、8#高炉试用，上料车间、7#高炉、8#高炉、技术科具体负责协调试用过程，观察和分析使用情况和使用效果；

4.3月26日白班开始，7#高炉兰炭代替部分焦丁入炉，用200kg兰炭代替200kg焦丁，3月28日白班开始，8#高炉兰炭代替部分焦丁入炉，用200kg兰炭代替200kg焦丁，到5月7日1260.73吨兰炭用完，从40多天的使用情况来看，兰炭完全可以代替部分焦丁使用，对第一炼铁厂的节焦降耗开辟又一新途径。建议在全厂范围内推广使用！

五、试用效果

7#高炉试用兰炭前后经济技术指标对比

8#高炉试用兰炭前后经济技术指标对比

在8#高炉试用效果比7#高炉好一些，4月份整个月连续使用兰炭，入炉焦比有所下降。

六、经济效益

兰炭含税进厂价格1449.06元/吨（干基），焦丁为1873.82元/吨。实际节约成本：424.76元/吨*2277.24吨=967280.46元；

在不影响高炉顺行基础上，按200kg/批料计算：每座高炉一天用量约30吨，一个月用量月900吨，全厂一个月用量5400吨，可节约成本：5400吨*424.76元/吨=2293704元，约200万元。

七、结束语

1、神木兰炭的冷态强度都远远低于焦丁，会导致装料及炉料下降过程中产生的粉末较多，不利于高炉上部的透气性，同时使上升煤气流中粉尘量增多。

2、随着温度升高，神木兰炭反应性明显提高，反应后的强度先升高，可以减少大块冶金焦的碳溶损失相对提高大块冶金焦的强度，为降焦比、大块冶金焦热性质指标提供可能从而达到节约优质炼焦资源的目的。，

3、在高炉中兰炭代替部分焦丁，使铁矿石直接还原反应向低温区移动，可以减少直接还原反应需要的热量，降低燃料消耗，减少CO2排放量。

4、在相同温度下兰炭的反应速度明显快于焦丁。

5、神木兰炭冷、热强度差，反应活性高；用冷强度好、活性高的兰炭代替部分焦丁用于高炉炼铁完全可行，用量不大的情况下基本不影响高炉顺行，对降低消耗，降低生产成本非常有益。

6、本次试用因使用量有限，使用时间也不长，使用效果没有充分发挥出来。