焦炭热强度

通常，高炉冶炼对焦炭质量有以下几方面的要求：

1、化学成分

要求固定碳含量高、灰分低 。固定碳含量高，焦炭提供的热量和还原剂多，焦炭灰分高，高炉渣量将增加；灰分与焦质的胀性不同，在高炉内加热后，灰分颗粒周围产生裂纹，使焦炭强度降低；灰分中的碱金属等对焦炭碳溶反应起催化作用，使焦炭反应性增高，影响反应后强度。此外，还要求焦炭挥发份含量低，焦炭水分稳定在较低水平，硫、磷和碱金属等有害元素含量低。

2、冷态机械强度

包括焦炭抗碎强度M₄₀和抗磨强度_M10 指标，冷态强度与风口焦炭的粒度组成、平均粒度有较强的相关关系，整体反映了焦炭在高炉内保持粒度的能力，因而被用作日常生产检验指标。

3、粒度

焦炭粒度要求均匀，平均粒度保持在40~50 mm水平。具体要求根据高炉容积、操作水平和指标水平略有不同。

4 高温性能

焦炭高温性能包括反应性CRI 和反应后强度CSR，反应性是衡量焦炭在高温状 态下与 CO₂ 碳溶反应能力的稳定性指标；反应后强度是衡量焦炭在经受CO₂ 和碱金属侵蚀状态下，保持高温强度的能力。通常认为焦炭反应后强度CSR 比冷强度指标更能反映焦炭的质量。

焦炭是高炉冶炼的重要原料之一，随着高炉容积的不断增大，焦炭在高炉内的燃烧发热和间接还原功能一部分由喷吹煤粉替代，同时低焦比导致焦炭在高炉内停留时间延长，使得焦炭的溶损反应增高，焦炭作为高炉料柱的骨架作用进一步被强化。广大炼铁工作者不仅仅关注焦炭中的灰、硫和冷强度，而且越来越关注焦炭的热强度。

原料煤性质的影响

煤质对焦炭热强度的影响起主导作用，主要表现在以下方面。

1、胶质体流动性好的煤使焦炭具有较厚的气孔壁，与CO₂反应后仍可保持较好的气孔结构，见图2：

2、有机惰性组分含量的高低。

3、 煤中灰成分的碱性氧化物含量对焦炭与CO2反应有明显的催化作用。以新疆艾维尔沟煤为例，煤的黏结性较好，单独炼焦的焦炭冷强度尚可，但热强度与相同煤种的平顶山镇城底煤所炼出的焦炭差别却很大，见图3：

炼焦工艺技术

1、成型煤技术

配入成型煤可以提高入炉煤堆密度，增加弱黏煤配比，改善焦炭质量。根据宝钢多年来使用实际， 焦炭热强度与型煤配比、 压溃强度的关系见图4。

从图4可以看出，成型煤比例、压溃强度和焦 炭热强度存在一定相关性，通过回归分析得出焦炭热强度与压溃强度、型煤配比的一元关系如下：

CSR =60.9 0.073 4×压溃强度 0.151×型煤配比

煤调湿技术

煤调湿的效果主要体现在因水分降低带来的节能、增产和提高焦炭质量等方面。宝钢一期焦炉煤调湿2008 年底投产，替代了原有成型煤的使用，在作业控制上有以下特点。

1、入炉煤水分控制在（6.5±0.5）%。煤调湿 投运初期水分控制在 7%左右，后来通过蒸汽量等调整，控制水分在6.5%以内。

2、维持结焦时间不变。 入炉煤水分降低后，干馏初期升温速度加快，结焦时间会相应缩短，为此通过加热控制调整供热量，维持结焦时间不变。在结焦时间和配煤结构相同的情况下，采用煤调湿工艺和配入15%成型煤工艺所得焦炭的热强度对比见图5：

由图5可知， 在相同配比和生产条件下，煤调湿工艺较15%成型煤工艺的焦炭热强度略好。煤调湿对焦炭热强度的改善主要体现在两方面：由于 配合煤水分降低，在炉内煤水分蒸发所需时间缩短，干馏初期炭化室内煤升温速度加快，有利于焦炭质量提高；同时水分降低后煤堆密度提高，入炉煤的黏结性改善，起到和成型煤近似的效果。 2100433B

焦炭热强度是反映焦炭热态性能的一项机械强度指标。它表征焦炭在使用环境的温度和气氛下，同时经受热应力和机械力时，抵抗破碎和磨损的能力。焦炭的热强度有多种测量方法，其中一种是热转鼓强度测定。测量焦炭的热转鼓强度，一般是将焦炭放在有惰性气氛的高温转鼓中，以一定转速旋转一定转数后，测定大于或小于某一筛级的焦炭所占的百分率，以此表示焦炭热强度。几种主要热转鼓见图1：

1.冶金焦和7kg试验小焦炉配煤焦炭的抗拉强度与显微强度，结构强度相关性差。7kg试验小焦炉的单种煤焦炭的抗拉强度与结构强度相关性好，与显微强度相关性也较差 。

2.焦炭在1100 ℃下，与CO₂反应属于深层均一反应，焦样随其气化量增加，抗拉强度明显下降，两者之间线性关系较好。

3.抗拉强度的平均值表示法，不能反映焦炭质量的均匀性，而焦炭的均匀性是很重要的，因此寻求更恰当的抗拉强度表征乘数有待进一步研究。2100433B

焦炭抗压强度(compressive strength of coke)是指焦炭在压力作用下断裂时，其单位面积上承受的力，即焦炭断裂时所能承受的最大压应力。它是反映焦炭力学性质的一项指标。试验是在恒定的应变速度下，对圆柱体焦样轴向加载，直至焦样断裂 。

焦炭抗拉强度(tensile strength of coke)是指胶炭在拉力作用下断裂时，其单位面积巨承受的力，即焦炭断裂时所能承受的最大拉应力，是从炭力学性质的指标之一 。

焦炭是高炉操作重要的原料，随着高炉的大型化，高效化，对焦炭提出了更高的要求。工业生产中一直沿用转鼓来评定焦炭的强度，它是模拟焦炭由焦台至高炉运输过程中的破坏状况(几何破坏，变形破坏，撞击破坏和磨损破坏)。但由于破坏机理复杂，难以建立相应理论，使不同试验方法有较好的相关性。因而人们就从不同层次来研究焦炭的强度，如表征焦质强度的显微强度; 表征气孔结构与焦质的结构强度，以及表征焦质、气孔及微裂纹的抗拉强度等。