1、生物碳块的应用正在研究开发中

废木屑、树皮、秫秸、树叶等废料，都是含碳材料，如果加以利用，不仅是可再生资源，而且还是消纳废弃垃圾。不少国家都已经着手研究将这类废弃材料制成生物碳块，用作冲天炉燃料，以替代焦炭。生物碳块的制造工艺大致是：先将上述废料粉碎，加入少量粘结剂，混匀，然后在高压下制成团块，再将其置高温下使之碳化。据报道，按照初步试验的结果，目前已可在冲天炉中替代15%的焦炭。

几年前，法国就已生产这种生物碳块，日本、美国和巴西也正在进行研制和试验。

2、采用高灰分焦炭，降低生产成本

冲天炉采用冷风作业的条件下，采用低灰分、高固定碳的铸造焦炭，对于提高炉温、保证冲天炉熔炼的冶金质量。是非常必要的。70年代末，我本人就曾受铸造学会的委托，起草“正确认识铸造焦炭的重要性和关于组织生产的建议”，提交国家有关部门考虑、审议。

现在，生产条件有了重大的变革以后，原先的一些观念和认识也不得不随之修正。

热风作业的冲天炉，如果再从风口吹入氧气和辅助燃料，炉内温度可大幅度提高。在这样的条件下，可以将铸造厂收集的粉尘乃至粒状废弃物自风口吹入冲天炉，予以消纳。上世纪90年代以来，Georg Fischer 公司，Kuttner-GHW公司， Air Product公司等都在这方面进行了研究工作，效果都是肯定的。

既然当前的冲天炉连灰尘和粒状废弃物都可以消纳，采用高灰分焦炭又何不可呢？有必要提请大家注意的是：2009年，日本经济产业省为支持战略性基础技术的研究开发，在各基础性行业中，都核定了一些由政府提供资金的研究课题。与铸造相关的课题共有22项，其中有一项就是“开发冲天炉使用高灰分焦炭的高效作业技术”。这一项目由政府投资2亿日元，由日本铸造协会管理，伊藤铁工所等两家企业承担。目标是：在确保冲天炉冶金质量和生产效率的前提下，使用高灰分焦炭，以降低生产成本。

我国焦煤资源丰富，目前是世界上焦炭产量最高的国家，但是我国焦煤的“内灰”含量高，“可洗性”不佳，炼制低灰分焦炭的工艺繁琐，代价很高。如果我们能在强化冲天炉熔炼的基础上，解决这个问题，意义将是深远的，同时也会进一步增强冲天炉的竞争能力。

3、采用铸造型焦

型焦用于高炉炼铁早已经受到了广泛的关注，铸造行业在冲天炉作业中用型焦代替焦炭，目前除波兰和韩国比较成功外，大都仍在试验、探索中。

型焦的主要特点是焦块的尺寸一致、密度高、反应能力低，耐磨性优于焦炭，但高温（1600℃下）强度低于焦炭。

型焦的基本原材料是焦炭末、无烟煤粉和石油焦末，用沥青、焦油、焦煤作粘结剂，混合后用模具压成团块，再经高温煅烧焦化而成。由于焦炭末、无烟煤粉都是再循环使用的物料，因而生产成本低于焦炭。必要时，其中还可加入石灰粉，使其在熔炼过程中有脱硫作用。

波兰在1950年代后期即已开始生产型焦，供高炉和冲天炉用，1960年代生产能力约60万吨/年。铸造用型焦的尺寸，有125×90×55 mm和140×112×75 mm两种，主要用于其国内和当时的民主德国，目前的情况不详。

目前，韩国年产铸造型焦9万吨左右，占其全国冲天炉燃料中的2/3左右。型焦所用的原材料中，焦炭末、无烟煤粉和石油焦末约占80%，粘结剂焦油和焦煤约占20%。韩国的铸造型焦为圆柱体，尺寸有两种：φ135×135mm和φ115×115mm。压制型焦的压力为29.4MPa，成形后在1000℃下碳化40 min左右。

美国的铸造型焦，目前仍在试生产阶段。型焦的块度为140×112×76 mm，压制成形后在980～1080℃、惰性气氛中焦化。

我国最早生产型焦的是宁夏石嘴山焦化厂。后来，河南永城市的神火公司开始生产。最近，河南平顶山也生产型焦。看来，推广应用型焦的关键，在于制造厂加强与铸造企业和科研院所的合作，优化型焦的生产工艺。铸造厂则应在使用方面充分掌握型焦的特点。

4、无烟煤的应用

含挥发性物质较少的无烟煤，有很多与焦炭类似的性质，热值在32～35 MJ/kg之间，略高于铸造焦炭的30～31 MJ/kg。无烟煤的密度高于焦炭，如以相同的重量代替部分焦炭，燃料在炉内所占的体积较小，更有利于热量向金属炉料传递。

如果无烟煤处于冲天炉的熔化带，其化学、物理性质应该与焦炭大致相同。

无烟煤的问题是：不同地区产出的无烟煤，其挥发分的含量可能有相当大的差别。如果挥发分含量较高，在冲天炉内随料层下降时，挥发分的释放就可能导致煤块的破裂，使炉内产生很高的背压，还可能导致碎煤随炉气排出。这是用无烟煤代替焦炭的最大障碍。

据法国铸造工业技术中心的调查，用无烟煤代替部分焦炭的工艺方法目前颇受重视，美国已有铸造厂进行生产性试验。

在冲天炉中用无烟煤代替焦炭，应注意以下两点：

选用挥发分低的无烟煤。如煤中挥发分高，则应先予以煅烧处理；

不能代替底焦，只能用于层焦，用量一般为10%～20%。