在保证钢铁产品质量和炼铁生产效率的前提下,采用高炉喷煤、以煤代焦、降低成本是目前中国炼铁常用的技术。例如,据统计,2014年中国铁产量达10.0亿t,需要消耗大量的焦炭和煤,如何提高喷煤燃烧效率、节能降耗是当务之急。增加喷煤量是进一步降低高炉焦比的有效途径之一。但是,过多地向高炉内喷吹煤粉将使煤粉在风口前的燃烧率降低、未燃煤粉量增加,给高炉的正常冶炼带来一系列的不良影响。尽管在喷煤过程中不要求煤粉在风口回旋区完全燃烧,未燃尽部分可在高炉内被消耗利用,但强化燃烧仍然是增大喷煤比的一个关键步骤。随喷煤量提高,必须采取强化燃烧的措施,才能保持风口前煤粉燃烧率不变或下降不多,炉芯区未燃尽煤粉不至严重恶化高炉料柱的透气性,使炉缸活跃、煤气流分布合理(具有较强的中心气流)、高炉透气性良好、炉况稳定顺行。
此外,催化助燃剂受热分解出的金属离子渗透进石墨层,作为电子给予体,形成活性中间化合物,使碳结构发生变化,金属离子能与煤粉表面含氧基团形成表面结合物CO2-M+(M+为催化剂的金属离子),它们可以与芳香碳或脂肪碳相连。由于金属离子的供电子效应,进而通过氧传递到碳环或碳链上,通过电荷的迁移加速部分反应过程,使它不稳定而破裂,生成CO2逸出。正如本研究中,某些金属盐分解的氧化物或添加进去的金属氧化物,能催化煤炭中长链脂肪族C—C键的断裂分解,促进挥发份释放,从而降低了着火温度,碳的燃烧更完全。