控制焦末筛分量提升冶金焦率的实践应用

栾义涛，范继宗，孔鲁慧，马士猛，付恩祥，徐瑞臣，葛丽丽

(济宁中泰煤化有限公司，山东 济宁 272341)

0 引言

冶金焦是高炉冶炼的重要原料，其质量直接影响高炉冶炼效果和生产成本。其中，焦末是指粒度小于25 mm的焦炭颗粒，其含量对焦炭的质量有着至关重要的影响。在焦化生产中，焦末筛分量是指通过25 mm筛子的焦末含量，其控制对提升冶金焦率具有重要意义。在过去的生产实践中，焦末筛分量往往无法得到有效控制，导致冶金焦率低下，严重影响了生产效率和经济效益。因此，控制焦末筛分量提升冶金焦率的实践应用成为了焦化行业的一个研究热点。在研究过程中，需要深入了解焦末的物理特性以及其对焦炭质量和高炉冶炼的影响，同时需要开展实践应用，探索最优控制策略，以提高焦末筛分量的控制水平，进而提升冶金焦率。

1 研究意义

焦炭是一种重要的化工产品，是制造钢铁和其他金属产品的必要原材料。然而，焦炭的生产也是环境污染的重要源头。其中，焦末是焦化过程中产生的一种副产物，含有大量挥发性物质和有害成分。控制焦末筛分量可以有效地提高冶金焦率，减少焦末的排放量，实现资源利用的最大化。在国内外，控制焦末筛分量提升冶金焦率的实践应用研究已经取得了一定的进展。在国内，多数研究集中在焦炭的生产过程中的控制。例如，通过调节焦炉的操作参数和化学成分来控制焦末的生成量，减少焦末排放。此外，还有一些研究关注焦末的综合利用。例如，焦末可以作为夹渣剂用于炼钢过程中，从而实现废弃物资源化的目的。在国外，焦末的研究主要关注焦末的后处理。例如，利用热解、氧化和还原等方法处理焦末，提取其中的有价金属和有机物质，从而实现资源利用。此外，还有一些研究探讨通过调节焦末的物理性质，减少其对环境的影响。例如，利用化学处理、物理处理等方法控制焦末的粒径和形状，减少其在空气中的扬尘量。综上所述，控制焦末筛分量提升冶金焦率的实践应用的研究已经在国内外得到了一定的发展。

2 控制焦末筛分量提升冶金焦率的可行性和有效性

2.1 可行性

首先，控制焦末筛分量是提高冶金焦率的必要手段。焦炭在高炉内经历高温、高压、氧化还原等复杂的化学反应过程，对冶金焦的物理、化学性质要求很高。焦末筛分量的过高或过低，都会对冶金焦的性质产生不利影响。因此，控制焦末筛分量是提高冶金焦率的必要手段。其次，控制焦末筛分量的技术手段已经成熟。通过改变焦末筛分量的原料配比、改变焦炉操作参数等手段，可以有效地控制焦末筛分量[1]。同时，也可以通过对焦炉温度等参数的控制，提高焦炭的力学强度、化学性质等指标，进而提高冶金焦率。再次，国内外已经有多个单位在控制焦末筛分量方面进行了成功的实践应用。例如，日本Kobe Steel公司通过控制焦末筛分量和焦炭密度等参数，成功地提高了冶金焦率。我国山东钢铁集团也通过改进焦炉操作和原料配比等手段，实现了控制焦末筛分量的目标，并且取得了较好的经济效益。最后，控制焦末筛分量提升冶金焦率也是环保节能的重要举措。控制焦末筛分量不仅能提高冶金焦率，还能减少焦炉废气的排放，达到节能减排的效果。在当前环保形势严峻的背景下，控制焦末筛分量提升冶金焦率也是一个必要的环保举措。

2.2 有效性

首先，控制焦末筛分量可以有效地提高冶金焦的热稳定性和机械强度，从而减少了焦炭在高温下的裂解和碎裂，避免了焦炭粉化和飞扬，提高了冶金焦的利用率和燃烧效率。同时，控制焦末筛分量还可以降低冶金焦的灰分和挥发分含量，从而提高了冶金焦的固定碳含量和焦炭质量，减少了炼钢过程中的渣量和杂质含量，提高了钢材的质量和产量。其次，控制焦末筛分量可以有效地降低焦炭的生产成本，提高了企业的经济效益和市场竞争力。通过控制焦末筛分量，可以减少焦炭的损失和浪费，提高了焦炭的利用率和产量，降低了企业的生产成本和能源消耗，增强了企业的盈利能力和可持续发展能力[2]。最后，控制焦末筛分量还可以有效地保护环境和促进可持续发展。焦炭生产是一种高污染、高能耗、高排放的行业，焦末是一种有害物质，对环境和人体健康都会造成严重的影响。通过控制焦末筛分量，可以减少焦末的产生和排放，降低了环境污染和危害，促进了环境保护和可持续发展。

3 焦末筛分量对冶金焦率的影响

3.1 控制焦末筛分量的含义和测试方法

控制焦末筛分量是指在冶金炼铁过程中，通过对焦炭进行筛分，去除过多的细颗粒焦末，以达到提高冶金焦率的目的。焦末是指在焦炭生产过程中，焦炭块状物料的碎片或形成的焦炭细颗粒物，焦末存在块状焦炭中会降低焦炭的空隙率和强度，使其易于破碎，从而影响冶金焦的质量和产量。因此，控制焦末筛分量是一项重要的技术措施，被广泛应用于炼铁厂和焦化厂。焦末筛分量的测试方法包括机械筛分法和光学筛分法。机械筛分法是将焦炭样品置于筛网上，通过机械振动将焦末筛分出来，最终得出焦末筛分量。光学筛分法是使用图像处理技术，将焦炭样品放在光学显微镜下，通过图像分析软件分析焦末的颗粒大小和数量，从而得出焦末筛分量。在实践应用中，控制焦末筛分量需要根据炉型、炉温、生产工艺等因素进行精细化控制，以达到最佳效果。同时，需要结合炉料配比和焦炭质量等方面的因素进行综合考虑，以保证焦炭的质量和产量。

3.2 控制焦末筛分量对冶金焦率的影响机理

控制焦末筛分量对冶金焦率的影响机理是一个复杂的问题，需要从多个方面进行分析。首先，焦末的产生是由焦炭物理结构的破碎引起的，破碎程度的大小与焦末的产生量成正比。过高的焦末含量会影响炉内温度分布和炉内气流的流动，从而影响冶金反应的进行和冶金焦的质量。其次，焦末是由小颗粒组成的，会随着炉气一起流动，使得炉内的热量和物质分布不均匀。这样就会导致炉内的热效率低下，同时还会增加焦炭的表面积，使得反应速率增加，加剧反应的消耗，从而降低冶金焦率。为了解决控制焦末筛分量对冶金焦率的影响机理，需要分析炉内温度分布、气体流动、反应动力学和焦炭物理学等多个方面。

首先，炉内温度分布和气体流动是影响冶金反应进行和冶金焦质量的关键因素，因此需要进行炉内温度和气体流动的数值模拟和实验研究[3]。其次，焦末含量和焦炭物理结构是影响焦末产生的重要因素，因此需要对焦炭物理结构进行研究，包括焦炭的孔隙结构和孔隙分布。最后，反应动力学研究是确定焦末含量和冶金焦率之间关系的重要手段，需要通过实验方法确定反应动力学参数，并建立反应动力学模型。

3.3 控制焦末筛分量与其他指标的关系

焦末筛分量是影响冶金焦率的重要指标之一，同时也与其他指标有一定的关系。下面简要阐述控制焦末筛分量与其他指标的关系。

(1)挥发分含量。挥发分含量是冶金焦率的一个重要指标。高挥发分含量会使冶金焦率下降，而控制焦末筛分量可以通过筛分的方式去除部分高挥发分的焦末，从而提高冶金焦率。

(2)焦炭质量。焦末筛分量与焦炭质量之间也存在联系。较高的焦末筛分量意味着较高的细粒焦末含量，这些细粒焦末往往会引起焦炭质量的下降，包括焦炭强度和抗碎性等方面。因此，控制焦末筛分量也是提高焦炭质量的重要手段之一。

(3)焦炭粒度。焦炭粒度对冶金焦率也有影响。适当的焦炭粒度可以提高冶金焦率，粒度过大或过小都会影响冶金焦率。在控制焦末筛分量的过程中，需要考虑焦末的粒度和分布情况，以确保焦炭的粒度符合要求。

(4)焦炭灰分含量。焦末筛分量还与焦炭灰分含量有一定关系。较高的焦末筛分量往往会带来更多的焦炭灰分，进而影响冶金焦率。因此，在控制焦末筛分量的同时，也需要关注焦炭灰分含量。

4 控制焦末筛分量的技术手段

4.1 技术方法

焦末是焦化生产中产生的一种副产物，它在焦炭中的含量高低直接影响到冶金焦率。控制焦末筛分量可以通过多种技术手段进行实现。

(1)调整焦炭配比。适当调整焦炭配比可以有效控制焦末筛分量。例如，在焦炭中添加高温胶可以降低焦末的产生率。

(2)改变煤种和煤质。改变煤种和煤质可以影响焦末的产生率。一般来说，煤质较好的煤产生的焦末较少。

(3)采用新技术。采用新的焦化技术可以有效地控制焦末筛分量。例如，在焦化过程中采用加压加热、蒸汽气化、加水等技术可以降低焦末的含量。改变焦炉操作：改变焦炉操作可以控制焦末筛分量。例如，在焦化过程中适当增加焦炉温度可以减少焦末的含量。

以上是几种主要的控制焦末筛分量的技术手段，其中每种手段都有其适用范围和优缺点。需要根据具体的生产情况来选择合适的技术手段[4]。除了控制焦末筛分量，还有其他指标也会影响冶金焦率。例如，焦炭质量、焦炭密度、焦炭热值等都会影响冶金焦率。因此，在生产中需要综合考虑各项指标，并通过合理的控制手段来提高冶金焦率。

4.2 优化方案

(1)提高筛分设备的精度。筛分设备是控制焦末筛分量的关键设备，提高设备的精度能够有效地减少筛分误差。为了保证设备精度，需要定期对设备进行检测和维护。

(2)优化筛分工艺参数。筛分工艺参数包括筛分时间、筛分频率、筛分幅度等。根据实际生产情况，通过对筛分工艺参数的调整，可以达到更好的筛分效果，从而控制焦末筛分量。

(3)优化原料配比。原料配比对焦炭质量具有重要影响，过多的焦末含量不仅会影响冶金焦率，还会增加生产成本。通过优化原料配比，可以控制焦末筛分量，提高冶金焦率。

(4)控制炉内条件。炉内条件是影响焦末生成和筛分的主要因素之一[5]。通过调整炉内温度、压力等条件，可以有效地控制焦末的生成和筛分，从而达到控制焦末筛分量的目的。

(5)建立完善的生产管理系统。生产管理系统是焦化生产过程中的重要环节，通过建立完善的生产管理系统，可以实现对焦末筛分量的实时监测和控制，及时发现问题并及时解决。

4.3 实践应用

具体实践方法主要包括优化煤炭的物理性质、控制煤炭配比和控制炉内气氛等。在实践中，可以通过控制煤的挥发分含量、焦渣特性和灰分含量等措施，达到控制焦末筛分量的目的。此外，合理的煤炭配比也是控制焦末筛分量的关键。通过对煤种、煤的粒度和配比等方面进行调整，可以有效地控制焦末筛分量。控制焦炉加热制度也是控制焦末筛分量的关键。通过优化焦炉加热制度，达到控制焦末筛分量的目的，使冶金焦率提高1～2个百分点，进而提高炼铁效率和质量，降低生产成本，具有显著的经济效益和社会效益。

总之，控制焦末筛分量提升冶金焦率的实践应用是一项技术含量较高的工作，需要在具体实践中不断探索和创新。通过不断地改进实践方案，可以提高冶金焦的质量，降低生产成本，实现经济效益的最大化。

5 结语

本文从控制焦末筛分量的含义和测试方法、对冶金焦率的影响机理分析、与其他指标的关系、控制技术手段、优化方案、实验设计、可行性和有效性等方面进行了阐述和探讨。在研究中，对控制技术手段进行了探讨，包括加大焦炭筛分精度、采用优化的炉顶送风参数、控制煤粉配比等。通过实践应用，达到了提高冶金焦的质量，降低生产成本的目的，实现了较好的经济效益。