控制焦末篩分量提升冶金焦率的實踐應用

欒義濤，范繼宗，孔魯慧，馬士猛，付恩祥，徐瑞臣，葛麗麗

(濟寧中泰煤化有限公司，山東 濟寧 272341)

0 引言

冶金焦是高爐冶煉的重要原料，其質量直接影響高爐冶煉效果和生產成本。其中，焦末是指粒度小于25 mm的焦炭顆粒，其含量對焦炭的質量有著至關重要的影響。在焦化生產中，焦末篩分量是指通過25 mm篩子的焦末含量，其控制對提升冶金焦率具有重要意義。在過去的生產實踐中，焦末篩分量往往無法得到有效控制，導致冶金焦率低下，嚴重影響了生產效率和經濟效益。因此，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實踐應用成為了焦化行業的一個研究熱點。在研究過程中，需要深入了解焦末的物理特性以及其對焦炭質量和高爐冶煉的影響，同時需要開展實踐應用，探索最優控制策略，以提高焦末篩分量的控制水平，進而提升冶金焦率。

1 研究意義

焦炭是一種重要的化工產品，是制造鋼鐵和其他金屬產品的必要原材料。然而，焦炭的生產也是環境污染的重要源頭。其中，焦末是焦化過程中產生的一種副產物，含有大量揮發性物質和有害成分。控制焦末篩分量可以有效地提高冶金焦率，減少焦末的排放量，實現資源利用的最大化。在國內外，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實踐應用研究已經取得了一定的進展。在國內，多數研究集中在焦炭的生產過程中的控制。例如，通過調節焦爐的操作參數和化學成分來控制焦末的生成量，減少焦末排放。此外，還有一些研究關注焦末的綜合利用。例如，焦末可以作為夾渣劑用于煉鋼過程中，從而實現廢棄物資源化的目的。在國外，焦末的研究主要關注焦末的后處理。例如，利用熱解、氧化和還原等方法處理焦末，提取其中的有價金屬和有機物質，從而實現資源利用。此外，還有一些研究探討通過調節焦末的物理性質，減少其對環境的影響。例如，利用化學處理、物理處理等方法控制焦末的粒徑和形狀，減少其在空氣中的揚塵量。綜上所述，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實踐應用的研究已經在國內外得到了一定的發展。

2 控制焦末篩分量提升冶金焦率的可行性和有效性

2.1 可行性

首先，控制焦末篩分量是提高冶金焦率的必要手段。焦炭在高爐內經歷高溫、高壓、氧化還原等復雜的化學反應過程，對冶金焦的物理、化學性質要求很高。焦末篩分量的過高或過低，都會對冶金焦的性質產生不利影響。因此，控制焦末篩分量是提高冶金焦率的必要手段。其次，控制焦末篩分量的技術手段已經成熟。通過改變焦末篩分量的原料配比、改變焦爐操作參數等手段，可以有效地控制焦末篩分量[1]。同時，也可以通過對焦爐溫度等參數的控制，提高焦炭的力學強度、化學性質等指標，進而提高冶金焦率。再次，國內外已經有多個單位在控制焦末篩分量方面進行了成功的實踐應用。例如，日本Kobe Steel公司通過控制焦末篩分量和焦炭密度等參數，成功地提高了冶金焦率。我國山東鋼鐵集團也通過改進焦爐操作和原料配比等手段，實現了控制焦末篩分量的目標，并且取得了較好的經濟效益。最后，控制焦末篩分量提升冶金焦率也是環保節能的重要舉措。控制焦末篩分量不僅能提高冶金焦率，還能減少焦爐廢氣的排放，達到節能減排的效果。在當前環保形勢嚴峻的背景下，控制焦末篩分量提升冶金焦率也是一個必要的環保舉措。

2.2 有效性

首先，控制焦末篩分量可以有效地提高冶金焦的熱穩定性和機械強度，從而減少了焦炭在高溫下的裂解和碎裂，避免了焦炭粉化和飛揚，提高了冶金焦的利用率和燃燒效率。同時，控制焦末篩分量還可以降低冶金焦的灰分和揮發分含量，從而提高了冶金焦的固定碳含量和焦炭質量，減少了煉鋼過程中的渣量和雜質含量，提高了鋼材的質量和產量。其次，控制焦末篩分量可以有效地降低焦炭的生產成本，提高了企業的經濟效益和市場競爭力。通過控制焦末篩分量，可以減少焦炭的損失和浪費，提高了焦炭的利用率和產量，降低了企業的生產成本和能源消耗，增強了企業的盈利能力和可持續發展能力[2]。最后，控制焦末篩分量還可以有效地保護環境和促進可持續發展。焦炭生產是一種高污染、高能耗、高排放的行業，焦末是一種有害物質，對環境和人體健康都會造成嚴重的影響。通過控制焦末篩分量，可以減少焦末的產生和排放，降低了環境污染和危害，促進了環境保護和可持續發展。

3 焦末篩分量對冶金焦率的影響

3.1 控制焦末篩分量的含義和測試方法

控制焦末篩分量是指在冶金煉鐵過程中，通過對焦炭進行篩分，去除過多的細顆粒焦末，以達到提高冶金焦率的目的。焦末是指在焦炭生產過程中，焦炭塊狀物料的碎片或形成的焦炭細顆粒物，焦末存在塊狀焦炭中會降低焦炭的空隙率和強度，使其易于破碎，從而影響冶金焦的質量和產量。因此，控制焦末篩分量是一項重要的技術措施，被廣泛應用于煉鐵廠和焦化廠。焦末篩分量的測試方法包括機械篩分法和光學篩分法。機械篩分法是將焦炭樣品置于篩網上，通過機械振動將焦末篩分出來，最終得出焦末篩分量。光學篩分法是使用圖像處理技術，將焦炭樣品放在光學顯微鏡下，通過圖像分析軟件分析焦末的顆粒大小和數量，從而得出焦末篩分量。在實踐應用中，控制焦末篩分量需要根據爐型、爐溫、生產工藝等因素進行精細化控制，以達到最佳效果。同時，需要結合爐料配比和焦炭質量等方面的因素進行綜合考慮，以保證焦炭的質量和產量。

3.2 控制焦末篩分量對冶金焦率的影響機理

控制焦末篩分量對冶金焦率的影響機理是一個復雜的問題，需要從多個方面進行分析。首先，焦末的產生是由焦炭物理結構的破碎引起的，破碎程度的大小與焦末的產生量成正比。過高的焦末含量會影響爐內溫度分布和爐內氣流的流動，從而影響冶金反應的進行和冶金焦的質量。其次，焦末是由小顆粒組成的，會隨著爐氣一起流動，使得爐內的熱量和物質分布不均勻。這樣就會導致爐內的熱效率低下，同時還會增加焦炭的表面積，使得反應速率增加，加劇反應的消耗，從而降低冶金焦率。為了解決控制焦末篩分量對冶金焦率的影響機理，需要分析爐內溫度分布、氣體流動、反應動力學和焦炭物理學等多個方面。

首先，爐內溫度分布和氣體流動是影響冶金反應進行和冶金焦質量的關鍵因素，因此需要進行爐內溫度和氣體流動的數值模擬和實驗研究[3]。其次，焦末含量和焦炭物理結構是影響焦末產生的重要因素，因此需要對焦炭物理結構進行研究，包括焦炭的孔隙結構和孔隙分布。最后，反應動力學研究是確定焦末含量和冶金焦率之間關系的重要手段，需要通過實驗方法確定反應動力學參數，并建立反應動力學模型。

3.3 控制焦末篩分量與其他指標的關系

焦末篩分量是影響冶金焦率的重要指標之一，同時也與其他指標有一定的關系。下面簡要闡述控制焦末篩分量與其他指標的關系。

(1)揮發分含量。揮發分含量是冶金焦率的一個重要指標。高揮發分含量會使冶金焦率下降，而控制焦末篩分量可以通過篩分的方式去除部分高揮發分的焦末，從而提高冶金焦率。

(2)焦炭質量。焦末篩分量與焦炭質量之間也存在聯系。較高的焦末篩分量意味著較高的細粒焦末含量，這些細粒焦末往往會引起焦炭質量的下降，包括焦炭強度和抗碎性等方面。因此，控制焦末篩分量也是提高焦炭質量的重要手段之一。

(3)焦炭粒度。焦炭粒度對冶金焦率也有影響。適當的焦炭粒度可以提高冶金焦率，粒度過大或過小都會影響冶金焦率。在控制焦末篩分量的過程中，需要考慮焦末的粒度和分布情況，以確保焦炭的粒度符合要求。

(4)焦炭灰分含量。焦末篩分量還與焦炭灰分含量有一定關系。較高的焦末篩分量往往會帶來更多的焦炭灰分，進而影響冶金焦率。因此，在控制焦末篩分量的同時，也需要關注焦炭灰分含量。

4 控制焦末篩分量的技術手段

4.1 技術方法

焦末是焦化生產中產生的一種副產物，它在焦炭中的含量高低直接影響到冶金焦率。控制焦末篩分量可以通過多種技術手段進行實現。

(1)調整焦炭配比。適當調整焦炭配比可以有效控制焦末篩分量。例如，在焦炭中添加高溫膠可以降低焦末的產生率。

(2)改變煤種和煤質。改變煤種和煤質可以影響焦末的產生率。一般來說，煤質較好的煤產生的焦末較少。

(3)采用新技術。采用新的焦化技術可以有效地控制焦末篩分量。例如，在焦化過程中采用加壓加熱、蒸汽氣化、加水等技術可以降低焦末的含量。改變焦爐操作：改變焦爐操作可以控制焦末篩分量。例如，在焦化過程中適當增加焦爐溫度可以減少焦末的含量。

以上是幾種主要的控制焦末篩分量的技術手段，其中每種手段都有其適用范圍和優缺點。需要根據具體的生產情況來選擇合適的技術手段[4]。除了控制焦末篩分量，還有其他指標也會影響冶金焦率。例如，焦炭質量、焦炭密度、焦炭熱值等都會影響冶金焦率。因此，在生產中需要綜合考慮各項指標，并通過合理的控制手段來提高冶金焦率。

4.2 優化方案

(1)提高篩分設備的精度。篩分設備是控制焦末篩分量的關鍵設備，提高設備的精度能夠有效地減少篩分誤差。為了保證設備精度，需要定期對設備進行檢測和維護。

(2)優化篩分工藝參數。篩分工藝參數包括篩分時間、篩分頻率、篩分幅度等。根據實際生產情況，通過對篩分工藝參數的調整，可以達到更好的篩分效果，從而控制焦末篩分量。

(3)優化原料配比。原料配比對焦炭質量具有重要影響，過多的焦末含量不僅會影響冶金焦率，還會增加生產成本。通過優化原料配比，可以控制焦末篩分量，提高冶金焦率。

(4)控制爐內條件。爐內條件是影響焦末生成和篩分的主要因素之一[5]。通過調整爐內溫度、壓力等條件，可以有效地控制焦末的生成和篩分，從而達到控制焦末篩分量的目的。

(5)建立完善的生產管理系統。生產管理系統是焦化生產過程中的重要環節，通過建立完善的生產管理系統，可以實現對焦末篩分量的實時監測和控制，及時發現問題并及時解決。

4.3 實踐應用

具體實踐方法主要包括優化煤炭的物理性質、控制煤炭配比和控制爐內氣氛等。在實踐中，可以通過控制煤的揮發分含量、焦渣特性和灰分含量等措施，達到控制焦末篩分量的目的。此外，合理的煤炭配比也是控制焦末篩分量的關鍵。通過對煤種、煤的粒度和配比等方面進行調整，可以有效地控制焦末篩分量。控制焦爐加熱制度也是控制焦末篩分量的關鍵。通過優化焦爐加熱制度，達到控制焦末篩分量的目的，使冶金焦率提高1～2個百分點，進而提高煉鐵效率和質量，降低生產成本，具有顯著的經濟效益和社會效益。

總之，控制焦末篩分量提升冶金焦率的實踐應用是一項技術含量較高的工作，需要在具體實踐中不斷探索和創新。通過不斷地改進實踐方案，可以提高冶金焦的質量，降低生產成本，實現經濟效益的最大化。

5 結語

本文從控制焦末篩分量的含義和測試方法、對冶金焦率的影響機理分析、與其他指標的關系、控制技術手段、優化方案、實驗設計、可行性和有效性等方面進行了闡述和探討。在研究中，對控制技術手段進行了探討，包括加大焦炭篩分精度、采用優化的爐頂送風參數、控制煤粉配比等。通過實踐應用，達到了提高冶金焦的質量，降低生產成本的目的，實現了較好的經濟效益。