浅论焙烧炉使用冶金焦填充料的性质及其应用
摘要：本文针对焙烧生产中较普遍地使用冶金焦作为填充料的状况，对冶金焦填料的性质及其应用中发生的一些变化，以及因此对焙烧工艺生产和产品质量产生的一系列影响进行了初步的分析研究,并为改进冶金焦填料的使用效果提出了若干问题和建议。
关键词：焙烧 冶金焦 填充料
碳素成品在焙烧过程中，填充料在炭素生产工程中有着重要的作用，是一种不可缺少的辅助材料。因此，人们对可供选用的许多材料进行了对比研究。尽管按照焙烧工艺对填充料的要求，冶金焦并不是一种理想的材料，但实际上，由于冶金焦除了内能够满足填充料的基本要求外，还具有来源充足、价格便宜、制备方便、粉尘危害相对较小等优点，因此许多厂家的焙烧炉都采用了冶金焦作为填充料。本文对作为填充料的冶金焦的性质及冶金焦填充料使用效果进行了探讨。
1焦料的制备和基本要求
冶金焦是炼焦煤在炼焦炉中经高温干馏焦化而得到的一种固体残留物。冶金焦的灰分含量较高，其强度、导热、导电性能也较石油焦或沥青焦差，而且不容易石墨化，因此，冶金焦一般很少直接用于碳素成品，尤其是石墨成品的生产，而通常被用作焙烧时的填充料或石墨化保温料和电阻料。
目前，工厂生产对焙烧填充料制备的要求通常比较简单。粒度和水分是两个基本的指标要求，一般认为，冶金焦的粒度控制在6mm以下比较合适。粒度的配比则在具体使用时有所不同。过粗的粒度会对成品坯体，尤其是对表面结构造成破坏，造成焙烧坯严重变形，表面粗糙度增加甚至严重凹凸不平的现象。过多的细粉特别是小于0.5mm的收尘粉混入焦料，会增加操作时的粉尘危害和成品表面的结焦程度。对水分一般要求小于3％，过湿的填充料会导致填充不密实，在焙烧过程中塌陷，从而引起成品氧化和变形，严重的甚至直接影响焙烧成品的性能，导致成品实际上的未烧成而使电阻率过大等问题。
2 使用过程中焦料的性质及变化
（1）灰分和导热性
冶金焦原是一种高灰分的焦炭。在几种可供选用的填充料中，冶金焦的导热率是比较低的。虽然导热性与水分、粒度等也有一定的关系，但灰分含量的高低影响最大。根据有关的实验测定结果，返回的填充料的导热性比新鲜的焦料还要低。实际生产中的焙烧曲线也表明，采用返回料时要比使用新料时升温困难。显然，返回料中尤其是经多次使用的返回料中灰分的增加起了决定性的作用，根据经验，焙烧炉中填充料即使在上面油覆盖保护层的情况下，表面被氧化的灰渣层也有10～20cm厚，占所用填充料的5％左右。由此可见，如果每次出料时不清除上面的灰渣层，无疑会增大焦料的灰分，其后果是严重恶化填充料的传热效果。因此应严格控制焦料中灰渣杂质的混入，每次从炉料中出料返回时，应把表面的氧化灰渣层清理干净。
（2）焦料的吸附性
填充料的吸附性可以说直接影响焙烧成品的性质。成品中粘结剂沥青焦化时产生的挥发物一部分被填充料吸附（其中仅高温热解的碳化层沉积在焦料颗粒的表面上），另一部分则经颗粒的间隙排除被高温烟气带走燃烧。众所周知，填充料的吸附能力大小影响着成品中粘结剂的析焦率。根据有关资料显示，冶金焦的吸附性大小与其粒度组分有关。过细的焦粒会导致过大的吸附性，所以填充料制备的粒度要求也应考虑到这一因素。
对返回料和新料的真密度进行测试对比，发现前者约为2.04g/cm3，而后者为1.8g/cm3左右。返回料真密度之所以增大，是因为焦料本身在焙烧炉中经过相当于煅烧温度的热处理过程和对成品中挥发物的吸附以及沉积作用后，在一定程度上改变了焦粒的性质。这些性质改变的综合影响则导致了焦料吸附能力的增加，从而降低了成品的析焦率。据有关测定，返回料与煅烧焦相比吸附性增强一倍多，而析焦率则降低10％。
由此可见，焦料经多次返回使用一段时间后，为保证其良好性能就必需掺入一定比例的新料或更换新料。掺入新料的数量和更换焦料的次数可视具体的生产条件和经济条件而定。在实际操作中，可先将加工制备好的新料和原来覆盖层的返回料填充成品的周围，其余部分则用旧料填充。
（3）焦料的填充性
作为焙烧填充料，要求在炉中有最大的填充性，使之尽量作密实填充。一般粉料的填充性质跟其许多方面的物理性质有关，如粉料的形状、粘附性、流动性等。具体对于冶金焦填充料，如前所述，水份的含量影响着焦料的粘附性和流动性，因此水分的控制至关重要。粒度合理配比则决定着焦料堆积时的最小空隙率。值得一提的是，焦料经过多次的使用，由于粒子的摩擦、磨损、相互碾压，不但改变了粒度的组份，而且也改变了颗粒表面形状。正因如此，与新料相比，返回料的堆积密度增大，而表征粒子流动性的休止角和压缩率的减少表明粒子流动性增大，显然这有利于改善焦料的填充性，使之在装料时易于捣固密实。
3 结论及建议
（1）正是由于冶金焦的来源充足、价格便宜、使用方便，被众多生产厂家广泛采用冶金焦作为填充料。
（2）填充料的制备和使用方法应引起足够的重视，对填充料作进一步的研究，更好发挥填充料的作用。
（3）加强对使用中的填充料的管理和对有关性能指标的跟踪检验，全面权衡经济效益，及时进行填充料的“新陈代谢”，保证焙烧成品的质量。
参考文献
［1］吴晨室编，粉体工程，湖南大学出版，1985
［2］E•Φ•查雷赫著，电电机焙烧，吉林中国金属学会碳素学术委员会出版，1983
