焦炭熱強度
反映焦炭熱態性能的機械強度指標
焦炭是傳統高爐煉鐵工藝不可缺少的燃料。近年來，隨著高爐噴吹燃料技術的發展，焦比不斷下降，焦炭質量對高爐冶鍊的影響愈來愈明顯，成為限制高爐生產發展的因素之一。用於高爐冶鍊的焦炭通常需要滿足成分、粒度和強度等三個方面的質量要求，如固定C含量高、灰分低、有害元素含量低，粒度為40~60mm且均勻，冷強度高等。為了保證焦炭在爐內溫度和氣氛條件下抗破碎和磨損的能力，還要求焦炭具有一定的熱強度（反應后強度CSR：Coke Strength After Reaction）和較弱的反應性（CRI:Coke Reactivity Index）。
焦炭熱強度是反映焦炭熱態性能的一項機械強度指標。它表現焦炭在使用環境的溫度和氣氛下，同時經受熱應力和機械力時，抵抗破碎和磨損的能力。
焦炭熱強度是反映焦炭熱態性能的一項機械強度指標。它表徵焦炭在使用環境的溫度和氣氛下，同時經受熱應力和機械力時，抵抗破碎和磨損的能力。焦炭的熱強度有多種測量方法，其中一種是熱轉鼓強度測定。測量焦炭的熱轉鼓強度，一般是將焦炭放在有惰性氣氛的高溫轉鼓中，以一定轉速旋轉一定轉數后，測定大於或小於某一篩級的焦炭所佔的百分率，以此表示焦炭熱強度。幾種主要熱轉鼓見下圖：
幾種主要熱轉鼓示例
通常，高爐冶鍊對焦炭質量有以下幾方面的要求：
1、化學成分
要求固定碳含量高、灰分低。固定碳含量高，焦炭提供的熱量和還原劑多，焦炭灰分高，高爐渣量將增加；灰分與焦質的脹性不同，在高爐內加熱后，灰分顆粒周圍產生裂紋，使焦炭強度降低；灰分中的鹼金屬等對焦炭碳溶反應起催化作用，使焦炭反應性增高，影響反應后強度。此外，還要求焦炭揮發份含量低，焦炭水分穩定在較低水平，硫、磷和鹼金屬等有害元素含量低。
2、冷態機械強度
包括焦炭抗碎強度M和抗磨強度指標，冷態強度與風口焦炭的粒度組成、平均粒度有較強的相關關係，整體反映了焦炭在高爐內保持粒度的能力，因而被用作日常生產檢驗指標。
3、粒度
焦炭粒度要求均勻，平均粒度保持在40~50mm水平。具體要求根據高爐容積、操作水平和指標水平略有不同。
4高溫性能
焦炭高溫性能包括反應性CRI和反應后強度CSR，反應性是衡量焦炭在高溫狀態下與CO碳溶反應能力的穩定性指標；反應后強度是衡量焦炭在經受CO和鹼金屬侵蝕狀態下，保持高溫強度的能力。通常認為焦炭反應后強度CSR比冷強度指標更能反映焦炭的質量。
焦炭是高爐冶鍊的重要原料之一，隨著高爐容積的不斷增大，焦炭在高爐內的燃燒發熱和間接還原功能一部分由噴吹煤粉替代，同時低焦比導致焦炭在高爐內停留時間延長，使得焦炭的溶損反應增高，焦炭作為高爐料柱的骨架作用進一步被強化。廣大煉鐵工作者不僅僅關注焦炭中的灰、硫和冷強度，而且越來越關注焦炭的熱強度。
原料煤性質的影響
煤質對焦炭熱強度的影響起主導作用，主要表現在以下方面。
1、膠質體流動性好的煤使焦炭具有較厚的氣孔壁，與CO反應后仍可保持較好的氣孔結構，見下圖：
焦炭熱強度
3、煤中灰成分的鹼性氧化物含量對焦炭與CO2反應有明顯的催化作用。以新疆艾維爾溝煤為例，煤的黏結性較好，單獨煉焦的焦炭冷強度尚可，但熱強度與相同煤種的平頂山鎮城底煤所煉出的焦炭差別卻很大，見下圖：
焦炭熱強度
1、成型煤技術
配入成型煤可以提高入爐煤堆密度，增加弱黏煤配比，改善焦炭質量。根據寶鋼多年來使用實際，焦炭熱強度與型煤配比、壓潰強度的關係見下圖。
焦炭熱強度
CSR=60.9+0.0734×壓潰強度+0.151×型煤配比
煤調濕技術
煤調濕的效果主要體現在因水分降低帶來的節能、增產和提高焦炭質量等方面。寶鋼一期焦爐煤調濕2008年底投產，替代了原有成型煤的使用，在作業控制上有以下特點。
1、入爐煤水分控制在（6.5±0.5）%。煤調濕投運初期水分控制在7%左右，後來通過蒸汽量等調整，控制水分在6.5%以內。
2、維持結焦時間不變。入爐煤水分降低后，乾餾初期升溫速度加快，結焦時間會相應縮短，為此通過加熱控制調整供熱量，維持結焦時間不變。在結焦時間和配煤結構相同的情況下，採用煤調濕工藝和配入15%成型煤工藝所得焦炭的熱強度對比見下圖：
鈣化劑對焦炭熱性能的影響
基本信息
- 中文名
- 焦炭熱強度
- 外文名
- thermal strength of coke
- 特性
- 抵抗破碎和磨損的能力
- 性質
- 一項機械強度指標
- 應用
- 冶金
- 反映
- 焦炭熱態性能