[科普中國]-鐵合金焦

鐵合金焦1是用于礦熱爐鐵合金焦(coke for ferroalloy)是指供冶煉鐵合金的礦熱爐用的冷金焦。礦熱爐所用的炭質(zhì)還原劑種類很多，有冶金焦的篩下焦、氣化焦、氣煤焦、弱粘煤塊焦、褐煤焦、石油焦、木炭、無煙塊煤和貧煤塊煤等。鐵合金焦是其中應(yīng)用最多和質(zhì)量較好的一種。冶煉鐵合金的一種焦炭。

簡介鐵合金焦(coke for ferroalloy)是指供冶煉鐵合金的礦熱爐用的冷金焦。礦熱爐所用的炭質(zhì)還原劑種類很多，有冶金焦的篩下焦、氣化焦、氣煤焦、弱粘煤塊焦、褐煤焦、石油焦、木炭、無煙塊煤和貧煤塊煤等。鐵合金焦是其中應(yīng)用最多和質(zhì)量較好的一種1。

鐵合金焦還原反應(yīng)鐵合金焦在礦熱爐中作為固態(tài)還原劑參予還原反應(yīng)，反應(yīng)主要在爐子中下部的高溫區(qū)進(jìn)行。以冶煉硅鐵合金為例，其反應(yīng)式為SiO2(液)+2C(固)= Si(液)+2CO(氣)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，焦炭中的固定碳不斷消耗，主要以CO形式從爐頂逸出。焦炭灰分中的Fe2O3、Al2O3、CaO、 MgO和P2O5等，部分或大部分被還原出來，進(jìn)入合金中，不參加反應(yīng)的部分進(jìn)入爐渣。焦炭中的S與Si生成SiS和SiS2后揮發(fā)掉。冶煉不同品種的鐵合金，對(duì)焦炭的質(zhì)量要求不一，生產(chǎn)硅鐵合金時(shí)對(duì)焦炭質(zhì)量要求最高，所以能滿足硅鐵合金生產(chǎn)的鐵合金焦，一般也能滿足其他鐵合金生產(chǎn)的要求1。

硅鐵合金生產(chǎn)對(duì)焦炭的要求硅鐵合金生產(chǎn)對(duì)焦炭的要求是：固定碳含量高，灰分低，灰中有害雜質(zhì)Al2O3和P2O5等的含量要少，焦炭反應(yīng)性好，焦炭電阻率特別是高溫電阻率要大，揮發(fā)分要低，有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和適宜的塊度，水分少而穩(wěn)定等。固定碳高，則所需焦炭總量少，帶入的灰分和有害雜質(zhì)也相對(duì)少。這樣，渣量少、電耗低、合金品位高。反應(yīng)性良好的焦炭，可使還原反應(yīng)在比較低的溫度下開始、反應(yīng)區(qū)向礦熱爐上部擴(kuò)展，還原反應(yīng)較為充分，可提高單爐產(chǎn)量。比電阻大的鐵合金焦，可提高整個(gè)爐料的電阻，增加電極下插深度，使高溫區(qū)下移，反應(yīng)區(qū)擴(kuò)大，減少已被還原的元素?fù)]發(fā)，改善熱利用率，降低電耗。鐵合金焦應(yīng)有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，否則會(huì)增大粉焦量，影響爐口料面的透氣性，導(dǎo)致爐況惡化。鐵合金焦的水分若波動(dòng)大，焦量不易配準(zhǔn)，造成爐況波動(dòng)。水分過大，則蒸發(fā)水時(shí)消耗熱能過多，使礦熱爐電耗增加。蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定灰含量為11%和13%的冶金焦篩下焦(粒度為10-25mm和8-25mm)可作為鐵合金焦。德國冶煉鐵合金時(shí)，往往以三四種炭質(zhì)還原劑與鐵合金焦搭配使用。中國尚沒有專用于鐵合金焦的國家標(biāo)準(zhǔn)，僅有部分生產(chǎn)廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)生產(chǎn)鐵含金的礦熱爐使用的還是冶金焦的篩下焦和氣化焦1。

影響鐵合金焦質(zhì)量的工藝因素影響鐵合金焦質(zhì)量的工藝因素主要有原料煤的性質(zhì)和炭化溫度等。煤的變質(zhì)程度直接影響焦炭的電阻率和反應(yīng)性。要煉制出電阻率大、反應(yīng)性好的鐵合金焦，應(yīng)選擇中、高揮發(fā)分煤作為原料煤(如褐煤、長焰煤、弱粘煤和不粘煤等)。煤料從分低、灰中有害雜質(zhì)少，則煉制出的焦炭固定碳含量高，用這種焦炭可冶煉出高品位的鐵合金。要保證焦炭有足夠的強(qiáng)度，原料煤必須具備一定的粘結(jié)性或足夠的熱穩(wěn)定性。炭化終溫高時(shí)，焦炭機(jī)械強(qiáng)度較好，但電阻率和反應(yīng)性有所降低。如焦餅中心溫度為800℃時(shí)，焦炭電阻率為0.05Ω·m，反應(yīng)性(1100℃時(shí)的α值)為61.7%；當(dāng)焦餅中心溫度達(dá)900℃，則焦炭電阻率降至0.01980Ω·m，反應(yīng)性降至51.5%?？s短炭化周期，焦炭揮發(fā)分高，電阻率增大，但強(qiáng)度變差1。

利用型焦制備工藝可由灰分低、反應(yīng)性能好、電阻率大的粉煤生產(chǎn)鐵合金用型焦，且可利用常規(guī)焦?fàn)t和直立爐均無法利用的非煉焦粉煤和加入所需的礦粉。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)