近几年，我国捣固焦炉发展很快，投产的捣固焦炉已超过400座，焦炭产能在1亿吨左右，但这些焦炉有95％以上是建在独立焦化厂。在独立焦化厂，2006年底5.5m捣固焦炉在云南曲靖建成投产，此后，河北旭阳、河南金马等相继投产；在钢铁企业焦化厂采用捣固炼焦工艺的不多；国内大型联合钢铁企业还没有采用捣固炼焦，国外只有德国有高炉冶炼应用捣固冶金焦的经验。攀钢是国内大型钢铁联合企业中首家建设捣固焦炉的企业，两座5.5m捣固焦炉于2009年建成并投产，捣固焦炭在大型高炉上应用后，能满足高炉生产的要求，高炉综合冶炼强度比用顶装焦炭有明显提高。
1 捣固焦炉与顶装焦炉焦炭质量的分析对比
为了验证捣固焦炉在攀钢配煤条件下改善冶金焦质量的情况，开展了相同配煤比下200kg小焦炉、半工业顶装炼焦和捣固炼焦试验，同时结合实际生产，比较不同炼焦工艺所得焦炭的质量。
1.1 200kg小焦炉实验
为了比较不同炼焦工艺条件下焦炭质量的变化情况，开展了相同配煤比200kg小焦炉顶装炼焦和捣固炼焦的试验，其配煤方案、炼焦试验结果见表1～3。
表1 200kg小焦炉的配煤方案（％）
方案号 |
煤种1
|
煤种2
|
煤种3
|
煤种4
|
煤种5
|
煤种6
|
煤种7
|
煤种8
|
|
1
|
24
|
10
|
14
|
10
|
10
|
18
|
14
|
－
|
|
2
|
40
|
0
|
15
|
13
|
0
|
20
|
12
|
－
|
|
3
|
37
|
0
|
0
|
24
|
8
|
5
|
18
|
8
|
|
4
|
34
|
0
|
14
|
10
|
10
|
18
|
14
|
－
|
表2 200kg小焦炉炼焦试验的配合煤质量（％）
方案号 |
Wt
|
Ad
|
Vd
|
St,d
|
|
1
|
10.2
|
9.55
|
23.08
|
0.55
|
|
2
|
10.0
|
9.36
|
20.46
|
0.50
|
|
3
|
10.4
|
9.56
|
22.84
|
0.52
|
|
4
|
10.2
|
9.28
|
21.32
|
0.54
|
表3 200kg小焦炉炼焦试验的焦炭质量（％）
方案号 |
M40
|
M10
|
CRI
|
CSR
|
备注
|
|
1
|
75.5
|
8.5
|
42.6
|
44.0
|
顶装
|
|
80.2
|
6.8
|
39.0
|
53.5
|
捣固
|
|
2
|
71.3
|
8.9
|
42.8
|
49.6
|
顶装
|
|
74.8
|
7.6
|
40.4
|
52.4
|
捣固
|
|
3
|
71.2
|
9.5
|
43.6
|
45.2
|
顶装
|
|
74.6
|
7.3
|
41.0
|
48.3
|
捣固
|
|
4
|
73.4
|
8.6
|
39.4
|
49.5
|
顶装
|
|
75.3
|
6.9
|
37.8
|
52.0
|
捣固
|
由表3可知，在相同配煤比的情况下，捣固炼焦较顶装炼焦的焦炭质量有所改善，焦炭的抗碎强度M40提高1.9%～4.7%，耐磨强度M10改善了1.3%～2.2%，焦炭的反应性CRI降低了1.6%～3.6%，反应后强度CSR提高了2.5%～9.5%。
1.2 半工业性试验
在2. 8m焦炉上进行了相同配煤比顶装炼焦与捣固炼焦的半工业试验，配煤方案、炼焦试验结果见表4、表5,
表4 半工业试验的配煤方案（％）
方案号 |
煤种1
|
煤种2
|
煤种3
|
煤种4
|
煤种5
|
煤种6
|
煤种7
|
煤种8
|
|
1
|
25
|
15
|
15
|
10
|
10
|
15
|
5
|
5
|
|
2
|
25
|
5
|
10
|
5
|
10
|
35
|
5
|
5
|
|
3
|
25
|
10
|
5
|
0
|
10
|
40
|
5
|
5
|
|
4
|
25
|
5
|
0
|
5
|
10
|
45
|
5
|
5
|
表5 半工业炼焦试验结果（％）
方案号 |
配煤质量
|
焦炭质量
|
备注
|
|
Ad
|
Vd
|
St,d
|
M40
|
M10
|
CRI
|
CSR
|
|
1
|
9.70
|
23.81
|
0.56
|
71.2
|
8.6
|
38.0
|
52.5
|
顶装
|
|
72.0
|
5.6
|
37.7
|
59.7
|
捣固
|
|
2
|
9.62
|
23.18
|
0.56
|
70.1
|
9.0
|
41.1
|
49.0
|
顶装
|
|
70.7
|
6.3
|
38.7
|
57.1
|
捣固
|
|
3
|
9.21
|
22.81
|
0.55
|
62.8
|
9.6
|
36.8
|
51.3
|
顶装
|
|
65.0
|
7.1
|
36.2
|
60.0
|
捣固
|
|
4
|
9.87
|
23.53
|
0.54
|
58.1
|
10.0
|
39.6
|
51.7
|
顶装
|
|
61.0
|
6.1
|
34.8
|
61.4
|
捣固
|
由表5可知，在相同配煤比的情况下，捣固炼焦与顶装炼焦生产的焦炭质量相比，焦炭的M40提高了0.6%～2.9%, M10降低了2.5%～3.9%, CRI降低了0.3%～4.8%, CSR提高了7.2%～9.7%。
1.3 5.5m焦炉的工业生产
攀钢5.5m捣固焦炉投产后，与配煤结构相近的5.5m顶装焦炉焦炭进行了比较，配煤方案、炼焦试验结果见表6～8。
表6 5.5m焦炉的配煤方案（％）
焦炉 |
煤种1
|
煤种2
|
煤种3
|
煤种4
|
煤种5
|
煤种6
|
煤种7
|
|
5.5m顶装
|
17.1
|
0
|
9.9
|
29.9
|
13.4
|
5.4
|
24.4
|
|
5.5m捣固
|
15.1
|
6.1
|
9.2
|
30.5
|
23.8
|
0
|
15.3
|
表7 5.5m焦炉的炼焦试验结果（％）
焦炉 |
配煤质量
|
焦炭质量
|
|
Ad
|
Vd
|
St,d
|
G
|
M40
|
M10
|
CRI
|
CSR
|
|
5.5m顶装
|
9.60
|
26.24
|
0.66
|
77.2
|
79.2
|
8.3
|
36.8
|
53.5
|
|
5.5m捣固
|
9.47
|
26.59
|
0.59
|
76.9
|
87.4
|
5.9
|
36.2
|
55.7
|
表8 焦炭的显微组成（％）
焦炉 |
粗粒
|
细粒
|
纤维
|
片状
|
惰性
|
同性
|
气孔率
|
|
5.5m顶装
|
36
|
11
|
13
|
10
|
30
|
0
|
53.1
|
|
5.5m捣固
|
36
|
10
|
14
|
7
|
33
|
0
|
49.1
|
从表6～8可看出，捣固焦炉在配煤结构上较顶装焦炉多使用了低价弱粘煤约15%，焦炭的M40提高了8.2%, M10改善了2.4%, CRI改善了0.6%, CSR提高了2.2%。焦炭显微组成相差不大，捣固焦炭的气孔率较顶装焦炭低4%，焦炭气孔率是影响焦炭热性能的一个重要因素，气孔率减小，有利于改善焦炭的反应性，提高焦炭的反应后强度。
综上所述，小焦炉、半工业试验及工业焦炉生产实践所得结论是一致的，即在相同配煤比的情况下，捣固炼焦较顶装炼焦的焦炭质量有明显改善。捣固焦炉有利于大幅提高高挥发分、低粘结性煤的配用量，扩大了炼焦用煤资源，降低了配煤成本。
2 高炉应用捣固焦炭的优势分析
国内关于捣固焦炭在高炉上应用效果的报道较少，为了研究捣固焦炭对高炉生产的影响，在攀钢大型高炉上进行了顶装焦炭与捣固焦炭应用效果的对比。
高炉采用捣固焦炭冶炼后，采用适宜的上部装料制度，以开放中心气流，稳定煤气分布，结合下部提高富氧率、增大风量、提高喷煤比等措施，使高炉炉况稳定顺行，高炉的增铁节焦效果明显。与完全用顶装焦炭相比，随着捣固焦炭使用比例的增加，焦比下降，喷煤比上升，综合焦比下降，综合冶炼强度有明显改善。
高炉使用捣固焦炭后，综合冶炼强度比用顶装焦炭提高较多，其主要原因：在配煤质量相差不大的情况下，捣固焦炭较顶装焦炭质量有所改善，捣固焦炭的M40和M10较顶装焦炭好，有利于降低焦炭在块状带的磨损所产生的焦炭粉末，从而提高炉内块状带的透气性，改善炉况的顺行程度。捣固焦炭的反应性低、反应后强度优于顶装焦炭，有利于降低碳的溶损反应程度和减轻高炉炉腹以下部位焦炭的粉化，也有利于高炉强化冶炼。捣固焦炭较顶装焦炭的气孔率小些，固定碳与O2、CO2的接触面积减少，反应速度降低，焦炭在炉内的停留时间延长，焦炭体积增加，金属料体积减少，使矿焦比降低，高炉的透气性指数升高，高炉接受风量能力增强。同时与高炉易接受大风量冶炼、高风温和大喷煤量有关。
3 结论
（1）攀钢采用捣固炼焦技术后，可大幅提高高挥发分和低粘结性煤的配用量，扩大炼焦用煤资源，降低配煤成本。
（2）捣固焦炭在攀钢大型高炉上的应用，使得高炉综合冶炼强度明显改善，增铁节焦效果明显。
（3）实践和试验结果证明，大型钢铁联合企业采用捣固炼焦技术是可行的。
企业管理
