含碳复合炉料符合高炉发展需要

数据统计显示，2010年我国钢铁工业CO2的排放量占全国化石燃料CO2总排放量的15%，其中炼铁环节（包括烧结、球团、焦化和高炉炼铁工序）CO2排放量占整个钢铁生产流程的87%。此外，随着优质富矿资源的减少，烧结和球团的生产面临较大的压力，且质量较差的烧结矿和球团矿入炉后会降低高炉的冶炼指标。因此，在全球变暖问题日益严重、优质矿石焦煤等资源日益紧缺的大背景下，不可避免地要求整个行业积极发展环境友好的低能源消耗技术，一方面可以降低CO2的排放，另一方面灵活应对优质原料缺乏对钢铁工业发展所带来的压力。
　　通常，高炉使用的含碳复合炉料主要包括冷固结含碳球团、铁焦和热压含碳球团三种。现阶段，高炉使用含碳复合炉料的研究热点主要集中在铁焦以及热压含碳球团上。传统的观点认为，焦炭的反应性较低时，高炉内部焦炭的熔损程度低，对高炉的透气性有利。但相关研究指出，高炉操作实际上并不要求反应性低的焦炭，相反，随着高质量的炼焦煤日益减少，如何在不降低高炉冶炼指标的前提下，尽可能多地使用普通煤粉来代替焦炭正成为研究的热点。
　　在高炉冶炼过程中，热空区温度主要取决于焦炭的气化反应，焦炭反应性增加使得气化反应在较低的温度区域即可进行，从而降低了高炉热空区温度。但在提高焦炭反应性的同时，提高矿石的还原性也非常重要，否则只会增加炉顶煤气中CO的浓度，不利于提高焦炭的利用率。含碳复合炉料由于在压制过程中其内部的煤粉与铁矿粉接触紧密，并且其内部存在碳的气化和铁氧化物还原的耦合反应，使得其还原性能好。
　　为提高高炉反应效率，可以以里斯特操作线图来说明如何控制操作水平（如图所示）。在维持热空区温度不变（A→B）的情况下，为了更好地提高炉内反应效率，有必要使操作线（图中的AP线）向W点移动。同时，也可以降低热空区温度（B→C），使得W点向右移动，从而提高CO的利用率。通常情况下，A→B可以采取改善烧结矿还原性和合理布料制度等措施。入炉原料如烧结矿还原性的提高，合理布料制度可以使煤气流分布更加合理均匀，从而加强间接还原反应，提高CO利用率和炉身工作效率等，使操作线AP绕P点向右转动（此时W点并未移动）。B→C可以采取提高焦炭反应性、使用含碳复合炉料等措施。含碳复合炉料的还原性能良好，并且其在热处理过程中的预还原度高，从而降低了入炉原料中的O/Fe。同时，铁焦的气化反应温度下降，使得热空区的温度下降，煤气中CO浓度显著提高，这使得间接还原反应的平衡发生移动。表现在操作线上，即W点向右移动。W点的向右移动，扩大了降低焦比、提高高炉炉身工作效率的理论空间。
　　例如，当温度分别为1000℃、900℃、800℃、700℃时可以计算出反应（1）达到平衡时的平衡常数。可以看出随着温度的降低，间接还原达到的平衡向右移动，使得CO的利用率增加，即操作线横坐标O/C增加，操作线右移，同样从叉字曲线上来看，浮氏体间接还原达到平衡时温度的降低，也使得气相组分中CO的相对含量减少。
FeO + CO = Fe + CO2 

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