武钢6号高炉中修炉内残留焦炭分析_王元生.doc
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1、第 51 卷 第 12 期 钢 铁 Vol.51, No.12, p20-24 2 0 1 6 年 12 月 Iron and Steel December 2016 DOI: 10.13228/j.boyuan.issn0449 749x.20160122 武钢 6 号高炉中修炉内残留焦炭分析 王元生 , 薛改凤 , 鲍俊芳 , 任玉明 ( 1. 武汉钢铁(集团)公司研究院,湖北 武汉 430080; 2. 炼焦煤利用湖北省重点实验室,湖北 武汉 430080) 摘 要: 为了进一步 研究焦炭在 高炉内的劣 化行为,探索更加适 合高炉的的 焦炭评价指标 ,利 用武钢 6 号高炉 中 修挖炉缸
2、的 机会,从炉内自上而下 分层取出焦炭 试样,测定分析经高 温反应后的焦 炭试样的各项 理化性能。采 用 开元 5E-MAG6700 全自动工分仪测定其水分、灰分和挥发分,采用科翔 XQK-2000 型显气孔率测定仪测定 其显气孔 率和灰分。研究结果表明,炉内残留焦炭相 对于入炉焦灰分质量分数较高,固定碳质量分数下 降明显,焦炭孔 隙内 滞留大量炉渣 。高炉内初渣 中 SiO2、 Al2O3、 CaO 和 MgO 质量分 数并 不高, MnO 和 P2O5质量分数是 终渣中几倍甚 至 10 倍,有相当部分的 造渣是在炉缸下 部进行的。高炉 内碱金属在炉腹 下部至炉缸上部 富集量最大,锌在炉缸上
3、 部 富集量最大 。通过对高炉 中修残留焦炭的 研究分析,对焦炭在 高炉各部位的 劣化行为规律 认识更加深刻 ,并对 高 炉的特性把握更加准确,可用于指导高炉生产。 关键词: 焦炭;高炉;中修;灰分 文献标志码: A 文章编号: 0449-749X( 2016) 12-0020-05 Analysis on residual coke during medium maintenance of No.6 WANG Yuan-sheng blast furnace of Wusteel , XUE Gai-feng , BAO Jun-fang , REN Yu-ming ( 1. Researc
4、h and Development Center, Wuhan Iron and Steel (Group) Corporaition, Wuhan 430080, Hubei, China; 2. Hubei Key Laboratory of Coking Coal Utilization, Wuhan 430080, Hubei, China) Abstract: In order to further study the deterioration behavior of coke in the blast furnace, and to explore a more suit- ab
5、le evaluation index of coke, the coke was took out from the furnace top and down in a hierarchical way during the me- dium maintenance, the physical and chemical properties of coke after reaction at high temperature were determined and analysed. The moisture, ash, volatile components, of coke was de
6、termined by Kaiyuan 5E- MAG6700 full automatic workpoint instrument, the apparent porosity was determined by Kexiang XQK-2000 apparent porosity measuring instru- ment. The research results show that the coke ash content of residual coke in the furnace was higher than that at the fur- nace feeding, t
7、he fixed carbon content decreased obviously. The pores of coke retained a large number of slag. The con- tents of SiO2, Al2O3, CaO, MgO of primary slag were not high, while the contents of MnO and Fe2O3, P2O5 were sever- al times or even ten times than those in end slag, there was a considerable par
8、t of the slag in the lower part of the hearth. The maxim um enrichment amount of alkali metal K and Na lay between the lower part of bosh and the top part of hearth, the maximum enrichment amount of Zn located at the top part of hearth. Through the research and analysis of the residual coke in the b
9、last furnace, the understanding of the behavior of coke in the blast furnace is more profound, and the characteristics of the blast furnace is more easy to be understood, which can be used to guide the production in blast furnace. Key words: coke; blast furnace; medium maintenance; ash 高炉是 个“黑匣 子”,对
10、高 炉研究往 往通过 原 燃料质量检测、高炉操作技术参数、渣铁物化性能 检测等手 段对高 炉炉况间 接分析。 然而,高炉 内 实际发生 一系列 复杂的物 理化学反 应,这对研 究 高炉内焦炭劣化机理造成较大的难度。 2014 年 11 月,武钢 6 号高 炉停炉中修,取出高炉内残留 焦炭 进行分析研究。本次取样研究的 目的是了解高炉 内的冶炼现象,了解焦炭在高炉内的劣化行为,为 今后提出更加适合高炉冶炼需要的焦炭质量指标 积累经验;了解并掌握高炉内部焦炭状况,对于深 化高 炉冶炼理 论,提高高 炉经济 技术指标 有着重 要的意义 。 作者简介: 王元生( 1983 ),男,大学本科,工程师;
11、E-mail: ; 收稿日期: 2016-03-29 1, 2 1, 2 1, 2 1,2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1-2 第 12 期 王元生,等:武钢 6 号高炉中修炉内残留焦炭分析 21 1 武钢 6 号高炉停炉中修 2004 年 7 月 16 日,武钢 6 号高炉建成投产,高炉 3 阶段为 6 号开炉之前,焦炭挖至风口平面以下 4.7 m,取 样详细部位见表 1。 表 1 武钢 6 号高炉中修焦炭取样位置 有效容积为 3 200 m ,炉钢直径为 9.0 m, 32 个风口, 环形出铁场,采用烧结矿分级入炉技术,无钟并罐 Table 1 Position of coke
12、 sampling during medium 上料。武钢 6 号高炉的冶炼特点是渣中 Al2O3 质量 分数高、高 强度冶 炼。长期 的高炉强 化冶炼导 致 6 9 段 铜冷 却壁 损坏 较多 ,高炉 长寿 受到 影响 。 2014 年 11 月 3 日至 12 月 18 日,武钢 6 号高炉停炉中 修,历时 45 天,本次中修采用空料线停炉,停炉前上 锰矿,提高炉温,采用炉顶雾化打水等技术,最后一次 休风出铁后,焦炭降至风口平面上方约 0.5 m,中心焦 顶部位于风口平面上方 2.5 m,实现安全停炉。 2 停炉取样 本次中修停炉前上料以焦炭为主,操作模式与 正常生产时也有很大不同,停炉后
13、料面下降幅度很 大,停炉最后阶段焦炭在高炉内的冶炼及劣化行为 与高炉正常运行时有很大差异,因此,本次取样测 定的一些焦 炭数据与高炉的实际状况存在一定差 异。 武钢 6 号高炉休风停炉后,炉内残留物打水冷 却后开始进行烧二套及冷却壁等施工作业,并按照 预定的方案开始停炉检修。 2014 年 11 月 8 14 日, 从炉内自焦堆顶部至风口平面以下 4.7 m 各个高度 层面取出焦炭试样,取样部位如图 1 所示。 炉身; 炉腰; 炉腹; 炉缸; 高炉内残留焦炭顶部。 图 1 武钢 6 号中修焦炭取样示意图 Fig. 1 Schematic diagram of coke sampling dur
14、ing medium maintenance of No.6 blast furnace of Wuhan Steel 图 1 中,编号 1 11 试样取样时间为 2014 年 11 月 9 13 日,该阶段焦炭挖至风口平面以下约 0.85 m, 12 17 号试样取样时间为 2014 年 12 月 9 11 日,该 maintenance of No.6 blast furnace of Wuhan Steel 编号 取样位置 1 2.5 m,中心焦堆顶部 2 1.0 m,中心焦堆中部 3 0.5 m,中心焦堆底部,距炉墙 2.5 m 4 0 m,风口平面,距炉墙 1.6 m 5 0 m,风
15、口平面,距炉墙 2.7 m 6 0 m,风口平面,距炉墙 3.0 m 7 0 m,风口平面,距炉墙 3.0 m 8 0.85 m,距炉墙 1.65 m 9 0.85 m,距炉墙 4.0 m 10 0.85 m,距炉墙 2.5 m 11 0.85 m,距炉墙 4.0 m 12 2.0 m,距炉墙 0.5 m 13 2.0 m,距炉墙 4.0 m 14 3.5 m,距炉墙 3.5 m 15 3.5 m,距炉墙 0.5 m 16 4.7 m,距炉墙 4.5 m 17 4.7 m,距炉墙 0.5 m 注 :取样位置 以风口平 面基准平面 ,表示为“ 0 m”, ”表示 风 口平面以上,”表示风口平面以
16、下。 由于条件所限,本次取样数量有限,在取样过 程中尽量选取有代表性的取样点。从现场取样的 情况来看,停炉后炉内自中心焦堆顶部至风口平面 以下 4.7 m 的残留物主要是焦炭,仅有少量的渣铁 混合物。这是由于停炉前最后上料以焦炭为主,同 时也看出本次中修停炉过程中残铁放的比较彻底, 大部分渣铁穿过焦炭层从炉内排出。将所取试样 与 6 号 高炉入 炉焦 相比发 现,所 取焦 炭的粒 度较 小, 2 m 处炉内焦炭粉尘较多。高炉内不同部位 焦炭密度差异较大,这是由于炉内不同部位的焦炭 孔隙中滞留渣铁数量不一样。 3 焦炭分析 3. 1 焦炭工业分析 武钢 6 号高炉焦炭工业分析见表 2。灰分是焦
17、炭的重要指标,灰分对高炉炉况有重要的影响,一 般情况下焦炭灰分增加 1%,高炉焦比增加 2% 。 图 2 中各高度平面的数据是表 1 中该平面各取 样点的平均值。由图 2 中可见,高炉内焦炭自上而 下灰分 Ad呈升高趋势,尤其是 0.85 m 以下区域 Ad 22 明显升高,固定碳 F Cad 钢 呈下降趋势, 0.85 m 以下区 铁 3. 2 焦炭硫分 S td 及气孔率测定 第 51 卷 5 域 FCad 明显下降。 焦炭中 S td 占高炉配料中硫来源的 80%以上 , 表 2 武钢 6 号高炉焦炭工业分析 硫是铁水中有害杂质,硫过高,将会消耗石灰石和 热量,影响高炉炉况及技术经济指标
18、。测定焦炭 Std Table 2 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Analysis of coke in No.6 blast furnace of Wuhan Steel Ad Vdaf FCad 20.09 4.47 75.32 17.21 4.60 77.46 18.25 0.62 80.14 11.91 5.17 82.70 31.57 2.38 65.53 18.98 1.70 78.94 14.71 1.65 83.27 17.06 0.06 82.53 60.21 1.67 38.02 14.70 10.08 75.09
19、 40.49 2.51 56.21 18.01 1.93 79.78 36.66 1.62 61.94 53.56 3.05 44.87 65.33 7.13 31.78 48.68 2.68 49.72 52.66 3.03 45.70 % 采用库伦滴定法,焦炭试样在催化剂的作用下,于空 气流中燃烧分解,焦炭中硫生成二氧化硫并被碘化 钾溶液吸收,以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴 定,根据电解所消耗的电量计算焦炭中 Std。 显气孔率是焦炭的重要指标, CO2气体通过气 孔向焦炭内部深层扩散,液态渣铁也通过气孔深度 侵 蚀焦 炭。 焦炭 显气 孔率 测定 采用 GB/4511.1 2008,测
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