中国的铁合金工业在近10年间得到飞速发展， 已成为一个铁合金生产大国和出口大国，但是还不 具备铁合金工业强国的技术经济实力。近5年我国 铁合金的年产量和出口量分别波动为350一450万t 及%一122万t。随着我国铁合金工业的迅速发展， 对铁合金专用焦的需求量日益增长。本文将通过对 我国铁合金专用焦的发展情况的介绍和讨论，引起 同行对铁合金专用焦的重视，推动我国铁合金工业 走上健康发展的道路。 的厂家要靠地方政府给予的优惠电价来维持生存。 我国铁合金工业能耗状况见表l。 表1我国铁合金工业能耗状况川 Tab.1 Ene卿eonsumption status Of ehinese ferroalloys industny 时间 /年 1985 1998 铁合金产 量/mt 耗电量 /亿kwh 耗焦量 /万t 总能耗/ 万t标煤 151.67 353.76 7 1 144 166 336 435 1 015 1发展铁合金专用焦生产的意义 电炉法是生产铁合金的主要方法，其产量约占 铁合金总产量的80%，且吨铁电耗普遍较高，因而 铁合金工业属于高耗能产业。以约占铁合金总产量 1乃的硅铁为例，近几年来，由于国内电价几度上 调，使吨铁电费占到成本的65%一70%，电价的高 低直接关系到企业的生死存亡。近几年，全国铁合金 行业总体上处于亏损经营、艰难度日的境况，相当多 铁合金专用焦的性质对硅铁的冶炼电耗、硅铁 质量及炉况有举足轻重的作用。世界各国为了降低 铁合金的电耗，提高产品质量，都在发展用低灰分、 高挥发分的非炼焦煤生产铁合金专用焦，以代替部 分紧缺的冶金焦，这也为非炼焦煤找到了新的利用 途径。由于目前国内生产铁合金专用焦的厂家太少， 大多数铁合金厂不得已用冶金焦(包括筛下焦)作为 炭质还原剂，而使用冶金焦的缺点是灰分高，反应活 性和比电阻低，导致电耗高。 如何选用低灰分、低铝的优质还原剂是铁合金 行业降低成本、提高经济效益的主要途径。目前，上 海、吉林、北京等地的铁合金厂都积极采用以单种气 煤或不粘、弱粘煤生产的铁合金专用焦。利用专用焦 生产75%硅铁，可节电500 kwh/t，节焦90 kg，提高 单炉产量10%。 由于铁合金专用焦的显著节能特点，泰国、日 本、美国、韩国等国家也都对铁合金专用焦颇感兴 趣，如大同以土法生产的“蓝炭”也倍受青睐。从几家 半焦生产厂1998年定货情况看，铁合金专用焦已成 为出口商品的短缺货，国内的铁合金厂纷纷用专用 焦取代冶金焦来生产铁合金，使铁合金专用焦十分 紧销，供需矛盾日趋突出。 另外，铁合金专用焦不但能用于铁合金生产，还 可用于电石、化肥、玻璃等行业，市场潜力巨大。 表2铁合金专用焦炭质且标准《YB/T034一92) Tab.2 The quality standard Of speeial eoke for ferroalloys 优级 灰分(AD)/%簇10.00 水分(Mad)/%落8.0 硫分(STD)/%续0.80 磷(P)/%落0 .025 氧化铝(A1203)/%续20 比电阻/(fl·mmZ/m))2200 固定碳(FCad)/%)85 反应性1 100℃— 一级 簇13. 落8 .0 续0 .90 <() .035 续3 .0 〕2 000 〕83 二级 簇16.00 续8 .0 毛1 .30 司.045 落5 .0 〕1 100 〕80 2铁合金专用焦介绍 焦炭在矿热炉中作为固态还原剂参与还原反 应，主要在炉子中下部的高温区进行。以冶炼硅铁合 金为例，其反应式为 5102(l)+Ze(s)=51(l)+Zeo(g) 随着反应的进行，焦炭中的固定碳不断消耗，主 要以CO形式从炉顶逸出。焦炭灰分中的三氧化二 铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁和五氧化二磷等，部分或 大部分被还原而进人合金中;未参加反应的部分进 人炉渣。焦炭中的硫和硅生成硫化硅和二硫化硅后 挥发。冶炼不同品种的铁合金，对焦炭质量的要求不 一，生产硅铁合金时对焦炭质量要求最高，因此满足 硅铁合金生产的铁合金专用焦，一般也能满足其他 铁合金生产的要求。 硅铁合金生产对焦炭的要求:固定碳含量高，灰 分低，灰中有害物质如三氧化二铝和五氧化二磷等 含量少，焦炭反应性好，焦炭电阻率特别是高温电阻 率大，挥发分低，有适当的强度和块度，水分少而稳 定。 中国冶金标准(YB/叨34一92见表z)规定了铁 合金专用焦的技术要求，要求粒度为2一8 mm、8- 20 mm、8一25 inm。 3铁合金专用焦的种类与性能 铁合金还原剂可分为两类，即木炭类、焦炭类。 木炭主要成分是碳，灰分很低，热值约30，3 MJ/kg， 比电阻较大(一般大于8 ooon·m时/m)，化学活性 好。可用窑烧法和干馏法制取木炭。木炭是一种很好 的还原剂。它的比电阻大，气孔率也很大，石墨化性 能差，化学活性好，是最佳的还原剂。但价格昂贵、来 源不足。只有在冶炼特殊铁合金时，才搭配少量的木 炭。目前开发的铁合金专用焦有以下几种: 3.1褐煤半焦 我国煤炭资源十分丰富，品种齐全，其中褐煤储 量很大，约为煤炭总储量的17%以上，主要分布在 辽宁、吉林、黑龙江、广东、云南等省和内蒙古、广西 两个自治区。主要的褐煤产地有:内蒙的平庄、札资 诺尔和大雁、吉林的舒兰、云南的小龙潭和广西的百 色。一般地说，这些褐煤的水分和灰分含量均较高， 热值偏低，这主要是由褐煤特有的性质决定的。褐煤 是煤化程度最浅的煤种，只经过成岩作用，而未经过 变质作用，其水分及氧含量(巧%一30%)高。它的外 观多呈褐色，含有较高的内在水分和数量不等的腐 植酸，挥发分高，加热时不软化、不熔融，没有粘结 性。褐煤属非炼焦煤，它的化学反应性极强，放在空 气中易风化成小块，其热稳定性差，块煤加热后破碎 严重，其特点是挥发分高、水分高、低温热解焦油产 率较高和化学活性较好。 煤科总院北京煤化所经过多年研究，开发了外 热多段回转炉热解工艺(简称MRF工艺)，该工艺由 干燥段、干馏段及增碳段三部分组成，主要用于褐煤 的热解加工，可生产颗粒状半焦、焦油及中热值煤 气，具有投资少、焦油产率高和半焦质量好等特点， 目前已申报国家发明专利，并在内蒙古海拉尔市建 成年处理2万t褐煤的工业示范厂，于1993年6月 投人试生产。颗粒状半焦是该厂的主要产品。为合理 利用这一产品，在齐齐哈尔旺达铁合金厂进行了海 拉尔褐煤半焦代替冶金焦炼硅铁的工业试验研究。 实践证明【2. 31，海拉尔褐煤MRF工艺热解半焦具有 比电阻大、反应性能好、灰成分中A1203含量低、结 构疏松、气孔率大、粒度适宜(无需破碎)等优点，是 较为理想的铁合金专用焦。并且通过1.8 MVA电炉 冶炼试验表明:半焦的理想配人量为占还原剂中固 定碳的30%一70%，在该范围内硅铁炉炉况好，半 焦烧损少，产量增加0.221一0.3 llt/(日·炉)，硅铁 电耗下降537一649 kwh八，产品的合格率增加。因 此采用海拉尔褐煤半焦代替部分冶金焦冶炼硅铁， 是小型硅铁炉降耗、增产、提高产品质量的一条好途 径。昆钢铁合金厂‘4’采用云南寻甸的褐煤半焦冶炼 硅铁，节能降耗有效，其配入量以50%一60%为宜。 半焦对降低产品含铝量有明显作用，但随着配人量 增大，铝的还原率也增大。褐煤半焦由于强度较低， 成焦后粉末较多，烧损量增大，因此相同固定碳的半 焦用量比冶金焦增加约5%。褐煤半焦虽然有较好 的品质，但褐煤的灰分含量差别甚大。灰分中AIZ仓 含量有的可达40%以上。因此在制焦时必须选取灰 分小于6%、灰分中A12O3低于30%的煤，否则达不 到预期效果。 3.2低变质煤铁合金专用焦 我国低变质煤资源丰富，产量较大，其蕴藏量占 煤炭储量的40%以上，产量占目前总产量的30%。 在地域分布上，储量大部分集中在内蒙、陕西、新疆、 甘肃、山西、宁夏六个省(区)。长焰煤、侏罗纪不粘 煤、弱粘煤等低变质煤具有三低三高的煤质特点，即 低灰、低硫、低磷、高挥发分、高发热量、高活性。过去 低变质煤主要作为动力用煤，随着国家能源基地的 西移，其开发利用将迅速增长，用途将逐渐扩展，成 为化工产品的主要原料。近年来，低变质烟煤用于生 产铁合金专用焦有了迅速的发展，研究与生产实践 表明，冶炼铁合金以低变质煤焦为还原剂，具有活性 高、比电阻大、利于提高产品质量和产量且节能降耗 的特点。目前铁合金专用焦生产多采用直立外热炉 或内热炉，热解温度以中、低温居多。 国内以侏罗纪不粘煤、弱粘煤、长焰煤等低变质 煤生产铁合金专用焦的主要技术有四种‘5’:(l)考伯 斯外热式直立炭化炉，此工艺以生产城市煤气为主， 副产品为铁合金专用焦及其它化工产品。大同煤气 公司25万t/a生产线为典型示例;(2)鞍山热能院 设计的内热式直立炭化炉，该炉以生产铁合金专用 焦为主，可回收焦油，煤气视厂区的消化能力做燃料 用或排放处理。山西鹊儿山、内蒙东胜焦化厂(2万 t/a)，陕西省神木县燕家塔焦化厂(5万t/a)以此工 艺生产;(3)直立不完全气化炉，该炉以供中、小城镇 煤气为主，副产品为铁合金专用焦和焦油。山西忻州 煤制气厂以此工艺提供忻州市区民用煤气;(4)工 艺、技术较简单的小型炭化炉，这种炉型以生产铁合 金专用焦为主，有回收焦油和不回收焦油两种形式， 山西大同与陕一蒙交界的神府地区乡镇企业以此炉 型生产铁合金专用焦。 1985年鞍山热能研究所试验用大同块煤在直 立炉炼焦制气取得成功。试验期间所产煤气达到中 热值，满足民用，块焦适用于硅铁生产。大同煤气厂 是我国第一家利用非炼焦煤生产铁合金专用焦规模 最大的供焦基地(年产焦25万t)。目前，山西大同与 陕
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