焦炭主要用于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風(fēng)爐冶煉,在高爐冶煉過(guò)程中有供熱、還原、料柱骨架和供碳四種作用。
(1)供熱。
高爐冶煉所需要的熱量是由焦炭和噴吹燃料的燃燒及熱風(fēng)提供的,其中焦炭燃燒提供的熱量占75%~80%。焦炭灰分低,并在下降至風(fēng)口前仍然保持一定的塊度,是保證燃燒狀態(tài)良好的重要條件。
(2)還原劑。
高爐中礦石的還原是通過(guò)間接還原和直接還原完成的。間接還原反應約從400℃開(kāi)始。間接還原是上升的爐氣中的CO還原礦石,使氧化鐵逐步從高價(jià)鐵還原成低價(jià)鐵一直到金屬鐵,同時(shí)產(chǎn)生CO2:
3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO→3FeO+CO2
FeO+CO→Fe+CO2
直接還原是在高爐中約850℃以上的區域開(kāi)始。由于高溫時(shí)生成的CO2立即與焦炭中的碳反應生成CO,從全過(guò)程看可以認為是焦炭中的碳直接參與還原過(guò)程:
FeO+CO→Fe+CO2
CO2+C→2CO
FeO+CO→Fe+CO2
不論間接還原或直接還原,都是以CO為還原劑。為了不斷補充CO,要求焦炭有一定的反應性。
(3)料柱骨架。
高爐爐料中以焦炭堆積密度為最小,焦炭體積占爐料總體積的35%~50%。焦炭比較堅固,且在風(fēng)口區以上始終保持塊狀,因此它是高爐料柱中的骨架,起疏松料柱、保證料柱有良好透氣性的作用,是爐況順行的重要因素。
(4)供碳。
生鐵中的碳全部來(lái)源于高爐焦,進(jìn)入生鐵的碳約占焦炭含碳量的7%~9%。焦炭中的碳從高爐軟融帶開(kāi)始滲入生鐵;在滴落帶,滴落的液態(tài)鐵與焦炭接觸時(shí),碳進(jìn)一步滲入生鐵,最后可使生鐵的碳含量達到4%左右。
(王瑗 整理)
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