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1、生物碳塊的應用正在研究開發中

廢木屑、樹皮、秫秸、樹葉等廢料，都是含碳材料，如果加以利用，不僅是可再生資源，而且還是消納廢棄垃圾。不少國家都已經著手研究將這類廢棄材料制成生物碳塊，用作沖天爐燃料，以替代焦炭。生物碳塊的制造工藝大致是：先將上述廢料粉碎，加入少量粘結劑，混勻，然后在高壓下制成團塊，再將其置高溫下使之碳化。據報道，按照初步試驗的結果，目前已可在沖天爐中替代15%的焦炭。

幾年前，法國就已生產這種生物碳塊，日本、美國和巴西也正在進行研制和試驗。

2、采用高灰分焦炭，降低生產成本

沖天爐采用冷風作業的條件下，采用低灰分、高固定碳的鑄造焦炭，對于提高爐溫、保證沖天爐熔煉的冶金質量。是非常必要的。70年代末，我本人就曾受鑄造學會的委托，起草“正確認識鑄造焦炭的重要性和關于組織生產的建議”，提交國家有關部門考慮、審議。

現在，生產條件有了重大的變革以后，原先的一些觀念和認識也不得不隨之修正。

熱風作業的沖天爐，如果再從風口吹入氧氣和輔助燃料，爐內溫度可大幅度提高。在這樣的條件下，可以將鑄造廠收集的粉塵乃至粒狀廢棄物自風口吹入沖天爐，予以消納。上世紀90年代以來，Georg Fischer 公司，Kuttner-GHW公司， Air Product公司等都在這方面進行了研究工作，效果都是肯定的。

既然當前的沖天爐連灰塵和粒狀廢棄物都可以消納，采用高灰分焦炭又何不可呢？有必要提請大家注意的是：2009年，日本經濟產業省為支持戰略性基礎技術的研究開發，在各基礎性行業中，都核定了一些由政府提供資金的研究課題。與鑄造相關的課題共有22項，其中有一項就是“開發沖天爐使用高灰分焦炭的高效作業技術”。這一項目由政府投資2億日元，由日本鑄造協會管理，伊藤鐵工所等兩家企業承擔。目標是：在確保沖天爐冶金質量和生產效率的前提下，使用高灰分焦炭，以降低生產成本。

我國焦煤資源豐富，目前是世界上焦炭產量最高的國家，但是我國焦煤的“內灰”含量高，“可洗性”不佳，煉制低灰分焦炭的工藝繁瑣，代價很高。如果我們能在強化沖天爐熔煉的基礎上，解決這個問題，意義將是深遠的，同時也會進一步增強沖天爐的競爭能力。

3、采用鑄造型焦

型焦用于高爐煉鐵早已經受到了廣泛的關注，鑄造行業在沖天爐作業中用型焦代替焦炭，目前除波蘭和韓國比較成功外，大都仍在試驗、探索中。

型焦的主要特點是焦塊的尺寸一致、密度高、反應能力低，耐磨性優于焦炭，但高溫（1600℃下）強度低于焦炭。

型焦的基本原材料是焦炭末、無煙煤粉和石油焦末，用瀝青、焦油、焦煤作粘結劑，混合后用模具壓成團塊，再經高溫煅燒焦化而成。由于焦炭末、無煙煤粉都是再循環使用的物料，因而生產成本低于焦炭。必要時，其中還可加入石灰粉，使其在熔煉過程中有脫硫作用。

波蘭在1950年代后期即已開始生產型焦，供高爐和沖天爐用，1960年代生產能力約60萬噸/年。鑄造用型焦的尺寸，有125×90×55 mm和140×112×75 mm兩種，主要用于其國內和當時的民主德國，目前的情況不詳。

目前，韓國年產鑄造型焦9萬噸左右，占其全國沖天爐燃料中的2/3左右。型焦所用的原材料中，焦炭末、無煙煤粉和石油焦末約占80%，粘結劑焦油和焦煤約占20%。韓國的鑄造型焦為圓柱體，尺寸有兩種：φ135×135mm和φ115×115mm。壓制型焦的壓力為29.4MPa，成形后在1000℃下碳化40 min左右。

美國的鑄造型焦，目前仍在試生產階段。型焦的塊度為140×112×76 mm，壓制成形后在980～1080℃、惰性氣氛中焦化。

我國最早生產型焦的是寧夏石嘴山焦化廠。后來，河南永城市的神火公司開始生產。最近，河南平頂山也生產型焦。看來，推廣應用型焦的關鍵，在于制造廠加強與鑄造企業和科研院所的合作，優化型焦的生產工藝。鑄造廠則應在使用方面充分掌握型焦的特點。

4、無煙煤的應用

含揮發性物質較少的無煙煤，有很多與焦炭類似的性質，熱值在32～35 MJ/kg之間，略高于鑄造焦炭的30～31 MJ/kg。無煙煤的密度高于焦炭，如以相同的重量代替部分焦炭，燃料在爐內所占的體積較小，更有利于熱量向金屬爐料傳遞。

如果無煙煤處于沖天爐的熔化帶，其化學、物理性質應該與焦炭大致相同。

無煙煤的問題是：不同地區產出的無煙煤，其揮發分的含量可能有相當大的差別。如果揮發分含量較高，在沖天爐內隨料層下降時，揮發分的釋放就可能導致煤塊的破裂，使爐內產生很高的背壓，還可能導致碎煤隨爐氣排出。這是用無煙煤代替焦炭的最大障礙。

據法國鑄造工業技術中心的調查，用無煙煤代替部分焦炭的工藝方法目前頗受重視，美國已有鑄造廠進行生產性試驗。

在沖天爐中用無煙煤代替焦炭，應注意以下兩點：

選用揮發分低的無煙煤。如煤中揮發分高，則應先予以煅燒處理；

不能代替底焦，只能用于層焦，用量一般為10%～20%。