摘要：随着高炉工艺的发展，对焦炭质量的要求逐渐升高，对焦炭质量预测准确度的要求也有很大提高。因此，我们需要把煤质指标与炼焦工艺条件密切结合起来，再加上大量的炼焦实验研究，提出更好的焦炭质量预测方法。
关键词：焦炭质量；影响因素；讨论
焦炭质量的主要指标为高温下焦炭的热态性能指标，而焦炭反应性指标和反应后强度受矿物质影响较大，焦炭的矿物质来源于配合煤，因此焦化企业必须做好来煤质量检测尤其要重视灰分及矿物质组成检测，加强煤场管理，优化炼焦条件，合理遵循焦炉温度制度和压力制度，以确保焦炭质量处于较高和稳定的水平。
1影响焦炭质量的煤质因素
1.1灰分和硫分
焦炭中灰分来自于配合煤，灰分主要为金属氧化物，而这些金属氧化物与碳的热膨胀系数不同，前者是后者的6—10倍，高温下两者的界面处产生热应力而形成裂纹，使得CO2和碱金属渗透到焦炭内部，加快了气化反应的反应速率，导致焦炭的反应性上升，反应后强度下降。焦炭中的硫分来自于配合煤，而且配合煤中2/3以上的硫分带入到焦炭中，焦炭中的硫是有害成分，不仅影响铁水的硫分，而且还影响高炉操作等，当焦炭的硫分发生波动时，影响更为严重。硫含量过高，会造成生铁硫含量过高，降低生铁质量。因此，要求焦炭硫分尽可能低以及含量稳定，在配煤时要分析各配合煤的灰分和硫含量，各配合煤种的灰分和硫含量的加和值要小于焦炭中灰分和硫分的指标要求。
1.2挥发分
低变质煤和气煤的挥发分相当，在配煤时，一般是用低变质煤替代气煤。如果用低变质替代其它挥发分较低的炼焦煤，使得配合煤的挥发分过高，在炼焦时，过多的气体逸出，一是使成焦率降低，二是在焦炭内部形成较多的裂纹和气孔，降低焦炭的强度。当然，并不是说挥发分越低越好，挥发分过低，炼焦时其收缩度较小，容易增大高炉炉壁的压力，对高炉造成一定程度的损坏。因此，配合煤的挥发分是较为重要的质量指标，一般将挥发分控制在25%—30%较为适宜。
1.3粘结性和结焦性
配合煤的粘结性指标主要有胶质层厚度和粘结指数。炼焦时需要有足够的胶质来浸润、粘结配合煤中的固体物质，但胶质过量，反而会影响挥发分的逸出，从而影响焦炭的质量，因此在配煤时，一般将胶质层厚度控制在19mm左右较为适宜。粘结指数（G）反应了煤的粘结性能和结焦性能，因此，配合煤要有足够的G值，以保证焦炭的强度性能，但G值过高又会增加焦炭的脆性，因此，在配煤时一般控制G值在65±5较为适宜。低变质煤几乎没有粘结性，所以不能单独作为炼焦煤使用，配煤时要根据各配合煤种的胶质层厚度以及粘结指数控制其配入量，一般低变质煤的配入量在5%—10%较为适宜。
2影响焦炭质量的工艺因素
2.1入炉煤的粒度、堆密度和水分
炼焦煤的粒度不宜过大，粒度过大，使得堆密度减小，一般炼焦煤的粒度控制在3mm以下较为适宜。配合煤的水分过大和粒度过大对堆密度的影响一致，均使堆密度减小，另外，水分对焦炉温度也有影响，水分过大，炼焦时由于其蒸发而大量吸热，使得炭化室温度波动较大，从而影响焦炭的强度性能，一般配合煤的水分控制在8%—10%较为适宜。影响配合煤堆密度的因素主要有煤的粒度、煤的水分含量以及捣固强度，堆密度过低，焦炭中气孔率较大，焦炭强度降低，一般要求配合煤的堆密度在1.0—1.1g/cm3较为适宜。
2.2炼焦温度
炼焦温度是影响焦炭质量的重要因素，是通过影响成焦过程而影响焦炭质量。炼焦炉的最高温度以及升温速率的稳定性直接影响焦炭的成块率以及强度等性能。因此，在炼焦过程中，首先要确定合适的最高焦化温度，以满足成焦需要；其次，升温速率要均匀平稳，使成焦过程均匀、稳定。
2.3熄焦方法
熄焦方法主要是影响焦炭的水分，传统的水熄焦方法使得焦炭中水分过大，为保证焦炭在高炉中的应用，水法熄焦后，还有增加干燥工艺，以降低焦炭中的水分含量。新开发的水蒸气熄焦尤其是干法熄焦可以有效降低焦炭中的水分含量。因此，尽可能的使用干法熄焦。
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2.4结焦时间
结焦时间是影响焦炭冷、热强度性能的重要因素。随着结焦时间的延长，焦炭的平均尺寸和焦炭结构的致密性均有所增加，提高了焦炭的冷强度（抗碎强度、耐磨强度）和热强度（反应性、反应后强度），另外，焦炭内部结构发生变化，使得各向同性结构减少、粗粒和细粒镶嵌结构增加、孔径减小和孔壁增厚，提高了焦炭的冷、热强度。
3配合煤对焦炭质量的影响
由于煤炭性质、储量、煤种分布、开采及运输等因素的影响，配合出最理想的入炉原料，是炼焦工艺的一个关键。
我国很多焦化厂研究开发了适合自己特点的降耗增效配煤方案：邯钢焦化厂将正交实验法应用于配煤方案的选择，利用数理统计学实现配煤的优化，得出了配比结果为气煤：肥煤：焦煤：瘦煤=6：3：7：4，邢钢焦化厂利用线性规划指导炼焦配煤，求出最佳配煤方案为肥气煤：肥煤：焦煤：瘦煤=7：3：6：4，均达到了预期效果。
但以上配煤方法仅仅是从宏观角度出发、定性的、经验的研究方法，亟待向微观的、定量的、统计的研究方法迈进。资料显示，煤岩学观点和方法是当前论证较为充分、效果较好预测焦炭质量指导配煤的方法。
从煤岩学的角度看，煤的显微组分可分为惰性组分（丝质组和矿物质）和活性组分（镜质组和稳定组），前两者不能形成胶质体，不具有粘结性；后两者能熔融成胶质体，具有粘结性，有利于结焦。
在炼焦过程中，惰性组分作为骨架，增强焦炭的强度，活性组分则可湿润、分散、粘结惰性组分，二者适当结合，可提高焦炭强度与块度。
因此配煤过程中要掌握两种组分的合理配比，资料表明，惰性组分含量以30%为宜。另外，一般情况下，气煤、瘦煤硬度大、难粉碎，故在粉碎时粒度小一些，以改善其结焦性，焦煤、肥煤则容易破碎，其破碎粒度应大一些，以充分利用其粘结性。
4抗碱性对焦炭质量的影响
钾、钠对焦炭反应性、焦炭机械强度和焦炭结构均会产生有害的影响，以致危害高炉操作钾、钠对焦炭质量的影响也会给高炉生产带来不良后果。焦炭与CO2反应的开始温度降低，可导致高炉炼铁焦比升高；由于焦炭与CO2反应速度增加，焦炭在高炉中的降解失重加剧；机械强度和块度急剧下降，导致焦炭在高炉下部高温区过多粉化，影响高炉顺行；钾、钠蒸气在高炉上部与煤气中的CO2反应生成碳酸盐而析出，这些碱金属碳酸盐部分粘附在炉壁上，会侵蚀耐火材料，影响高炉寿命。
1）增加低挥发分煤在配合煤中的用量，降低焦炭反应性，提高开始反应温度，从根本上缓解焦炭强度在高炉内的过早恶化。
2）提高炼焦装炉煤的散密度，使焦炭气孔壁厚度增加，从而提高抵抗CO2的侵蚀能力。提高焦炭反应后强度。
3）在炼焦配合煤可添加一些CO2反应的抑制剂或在焦炭表面喷洒这种抑制剂。以降低钾。钠对CO2反应的催化作用，曾以SiO2和B2O3作为抑制剂。进行提高焦炭抗碱性试验，试验表明。添加0.5%的B2O3后。焦炭反应性可降低30%—50%。
4）减少碱金属在高炉内的循环，可以降低焦炭中的钾钠富集量，降低高炉炉身上部温度可减缓焦炭在进入软融带前发生过多的碳溶反应。从而使焦炭能承受更剧烈的反应而不致使强度过早变差。
总结
焦炭的化学成分主要有灰分、硫分、挥发分和水分，强度主要有抗碎强度、耐磨强度、反应性和反应后强度，焦炭的这些质量指标对高炉的操作运行以及钢铁的质量有很大的影响，而焦炭的质量主要取决于配合煤的性质和生产工艺条件，尤其是榆林低变质煤的配入可以有效降低焦炭的灰分和硫含量，但其几乎没有粘结性，因此，配入低变质煤时要分析各煤种的粘结性和结焦性指标，确定低变质煤的配入量并不影响焦炭的强度要求。
参考文献：
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论文作者:乔江江
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/20
标签：焦炭论文; 强度论文; 高炉论文; 炼焦论文; 质量论文; 结焦论文; 焦煤论文; 《基层建设》2017年2期论文;