未燃煤粉在高炉内的行为

大量的煤粉燃烧研究和国内外高炉喷煤实践表明，在高炉喷煤的条件下，煤粉在喷枪出口到离开风口前燃烧带的短暂时间内100%完全气化是不可能的，不仅部分煤粉不能完成气化的3个阶段，而且已气化的煤粉在气化过程中还不可避免地产生很高抗表面氧化能力的炭黑微粒，这些未燃煤粉和产生的炭黑微粒随煤气离开燃烧带上升进入滴落带、软熔带、甚至块状带。

（1）气化而未燃的煤粉

少量的煤粉和炭黑在上升过程中，有可能在冶炼过程中被吸收或进一步气化，途径有如下几种。

①遇滴落的炉渣或进入炉缸的渣层中煤粉或炭黑可作为FeO或微量元素氧化物还原的还原剂，即（FeO）+C→[Fe]+CO或（Mn）+C→[Mn]+CO,(P₂O₅)+5C→2{P}+5CO.

②遇到滴落的铁珠或未熔的海绵铁可被吸收而成为渗碳[C]或形成Fe₃C等。

③吸附在炉料（矿石、焦炭）表面或空隙中，则可与煤气中的CO₂反应而转化成CO：CO₂+C→2CO,这在某种意义上保护了焦炭，降低了焦炭中碳的溶解损失反应，使焦炭强度不降低或减轻降低程度。吸附在熔剂表面的，也可以发生C与熔剂分解出来的CO₂反应形成CO。

④吸附在焦炭表面或空隙中的煤粉随焦炭进入燃烧带而与鼓风中的O₂反应。

（2）未气化煤粉

通过以上途径吸收或气化的未燃煤粉和炭黑威力不会给高炉冶炼过程带来麻烦，但是喷吹煤粉中部分煤粉不能气化而随煤气进入料柱将会产生许多不利作用，甚至影响高炉运行的顺利进行。

①因超过直接还原所要求的数量而大量进入炉渣，以悬浮状存在于炉渣中，增加了炉渣的黏度，严重时造成滴落带渣流不顺利和炉缸堆积，这对攀钢等特殊铁矿的冶炼影响尤为严重。

②大量附着在炉料表面和空隙中，会降低料柱的孔隙度，恶化煤气上升过程中的流体力学条件，也就是煤气通过料柱时的阻力增加。近来一些喷吹量大的高炉和喷吹煤粉粒度较粗的高炉，出现中心气流难以打开而边缘气流易发展的现象，这与喷吹燃料早期和喷吹量不大时出现的中心气流发展的现象正相反，这可能是未燃煤粉和炭黑随气流上升较多地沉淀在料柱的中心部分，使其透气性变差。欧洲及部分日本专家也用这个观点来解释大喷吹量下中心难于打开的现象。

③大量未燃煤粉和炭黑滞留在软熔带及滴落带，降低了它们的透气性和透液性，造成液泛现象的提前出现下部难行或悬料。

因此在生产中，提高煤粉在风口前燃烧带内的燃烧率，是提高喷吹量的重要课题。实践表明，喷入高炉的煤粉在200kg/t以下时，其燃烧率应达到80%～85%，而其喷吹量越大，其燃烧率应保持在越高的水平，因为在相同燃烧率的情况下，未燃煤粉的绝对数量，随喷吹量的提高而增加，给高炉行程带来麻烦的可能性也越大。另外，高炉操作技术水平，也在某种程度上影响透气性和透液性，例如日本、宝钢或欧洲一些高炉在喷出量提高时出现中心气流难以打开的现象，借助于它们的布料技术能很好地调整边缘和中心气流的分布，使未燃烧煤粉在炉内完全气化，使高炉正常运行生产，而一些原燃料条件差、布料技术不成熟或无良好的布料设施的企业，就不能长期维持较高的喷吹量。尽管如此，由于未燃烧煤粉大部分在高炉内被充分利用的发展，大大推动了喷出煤粉量的迅速提高。