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钢铁冶炼需要木炭吗?

最近不少朋友问木炭达人,“木炭在金属冶炼领域除了可以冶炼金属硅、金属铜之外,能不能用来炼铁呢,钢铁冶炼需要木炭吗?”其实答案是肯定的,木炭用来炼钢肯定是没问题的,而且我国早在1000多年前就开始使用木炭加鼓风机的形式生产钢铁,可以这样说,使用木炭炼钢效果是很好的,而且残留的其它成分也是最少的,目前炼钢主要使用焦炭主要是出于成本考虑,因为使用木炭炼钢太昂贵了,约100公斤的木材,才能生产1公斤钢材。我国是个森林资源匮乏的国家,木炭产量也供不上庞大的钢铁产量,但我国又是产煤大国,用煤生产的焦炭价格很便宜产量又大,所以我国炼钢主要是使用焦炭。过去没有焦炭的时候炼钢用的就是普通的煤,由于煤的含硫量很高,所以炼出的铁也叫硫铁,强度很弱,根本没法使用,大炼钢铁时期很多高炉所产的就是这种“硫铁”,所以以失败告终。目前使用的焦炭是脱硫后的煤炭,其含碳量高,属于纯炭,但是还是含有约0.5%-1%的硫,但是炼铁是可以使用的。

不过自工业革命开始以来,焦炭和煤等化石燃料的燃烧,导致大气中温室气体从280 ppm增加到390 ppm,对大气造成严重影响,使全球气候变暖。

联合国气候变化大会(COP15)2009年在哥本哈根召开后,巴西的钢铁行业提出以木炭取代传统煤和焦炭的钢铁冶炼技术。该计划名为“巴西绿色钢铁计划”,他们主要使用桉树为原料的木炭来取代焦炭炼钢,而桉树是人工种植的速生林。

大约在2010年,日本住友金属在巴西的钢铁厂开始大量使用木炭取代化石燃料如焦炭,生产“绿色”钢铁。研究显明,使用木炭炼钢被证明是在电弧炉(EAF)技术下最好的还原剂。作为电炉辅助能源,桉树木炭优于焦炭。炼钢用木炭因为低含硫量和低灰分含量和热值高,比焦炭炼钢效果更好,所以我们可以说木炭是生物焦炭。在电弧炉的试验表明,由于木炭具有高挥发性物质,所以活性极好,电气节能优于焦炭。 除此之外,从木炭中产生的二氧化碳不作为温室气体的计算,使用木炭可作为CDM的项目。相关资料可以阅读完整的CDM研究报告。

木炭是焦炭最好的替代品

炼钢用木炭,比焦炭具有更高的热值,而热值高是优质焦炭的主要特性之一,在电弧炉,木炭可以用来作为辅助能源,使用25公斤的木炭可以冶炼1吨的钢。

 

木炭是最好的钢铁矿石还原剂

从矿石中提炼金属,你需要使用还原剂,还原剂要具有非常高的碳含量。在非常高温温度下,碳将矿石中的氧结合成为二氧化碳而使金属还原。木炭固定碳含量高于80%,所以它是适合所有金属冶炼还原的冶金还原剂。

木炭可作为钢铁热处理加工的渗碳剂

加工高碳钢需要用到渗碳剂,例如制作硬度高耐磨性好的轴承就必须进行热处理,而热处理关键就是利用渗碳工艺使技术表面形成高碳层,木炭是最好的热处理渗碳剂,1 - 5mm的高含碳量木炭粉特别适合渗碳使用。

 

木炭和焦炭在钢铁行业的特性比较

下表显示,木炭各项指标均优于焦炭

        特征 木炭
焦炭
粒度 2毫米 - 8毫米 1毫米 - 15毫米
水分 1% - 2% 5% - 8%
灰分 5% - 8%
12% - 14%
挥发分 7% - 16%
2% - 6%
固定碳 70%-85% 80% - 85%
总热值
7500 - 8000大卡/公斤
6500 - 6800大卡/公斤
硫(S)
磷(P)
0.10%
0.02%
0.60%
0.05%
碳中和

没有

  

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日志标题:《钢铁冶炼需要木炭吗?》
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