高反應(yīng)性鐵焦制備及其強(qiáng)度研究進(jìn)展

張生富，尹 鋮，邱淑興，溫良英，白晨光

(1．重慶大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400044；2．重慶大學(xué) 釩鈦冶金及新材料重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400044；3．攀鋼集團(tuán)研究院有限公司，四川 攀枝花 617000)

0 引 言

鋼鐵是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要支撐材料。我國(guó)作為最大的發(fā)展中國(guó)家，對(duì)鋼鐵材料的需求量大，2020年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量10.53億t，生鐵產(chǎn)量8.88億t[1]。大基數(shù)的鋼鐵材料消耗大噸位焦炭，以焦比350 kg估算，2020年我國(guó)鋼鐵行業(yè)消耗焦炭達(dá)3.7億t。焦炭?jī)r(jià)格高，煉焦過程環(huán)境污染大，為鋼鐵企業(yè)帶來資源、環(huán)境和成本的多重壓力。2021年開始實(shí)施的《碳排放權(quán)交易管理辦法(試行)》迫使鋼鐵企業(yè)降碳減排[2]。因此，降低高爐焦比，推進(jìn)高爐煉鐵過程的CO2減排是實(shí)現(xiàn)未來鋼鐵企業(yè)低成本、綠色發(fā)展戰(zhàn)略的必經(jīng)之路，也是支撐國(guó)家早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要舉措。

提高碳利用率是降低高爐焦比、減少CO2排放的有效措施[3-4]。根據(jù)Rist操作線圖[5]，當(dāng)高爐熱儲(chǔ)備區(qū)溫度下降時(shí)，F(xiàn)exO還原為Fe的平衡點(diǎn)W右移，即向CO利用率η(CO)(η(CO)=φ(CO2)/(φ(CO)+φ(CO2)))升高的方向移動(dòng)(φ為物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù))，進(jìn)而提高碳利用率。而高爐熱儲(chǔ)備區(qū)的溫度受焦炭氣化反應(yīng)控制，提高焦炭氣化反應(yīng)性可降低高爐熱儲(chǔ)備區(qū)溫度。因此，提高焦炭反應(yīng)性，有助于高爐過程的CO2減排[6]。研究表明，堿金屬[7-8]、堿土金屬[9]和過渡族金屬[10]可有效提高焦炭反應(yīng)性，但堿金屬在高爐內(nèi)易循環(huán)富集，危害高爐壽命和安全[11]；堿土金屬可使高爐渣量增大，導(dǎo)致燃料質(zhì)量比增加[12]，所以前二者均不適合生產(chǎn)高爐用高反應(yīng)性焦炭。……