不粘煤和瘦煤搗固煉焦的試驗研究

趙俊娥,胡娟娟

(山西西山煤氣化公司)

·試驗研究·

不粘煤和瘦煤搗固煉焦的試驗研究

趙俊娥,胡娟娟

(山西西山煤氣化公司)

對不粘煤和瘦煤混合煤的搗固煉焦進行了試驗研究，結(jié)果表明，對混合煤料進行搗固處理，可以增大煤料的最大膠質(zhì)層厚度和堆密度，降低煤料的最終收縮度；對于不粘煤配加量不超過10%的混合煤料，搗固煉焦后，可以生產(chǎn)出合格的冶金焦。

不粘煤和瘦煤； 膠質(zhì)層；搗固煉焦;試驗

1 試驗用煤

為保證焦炭質(zhì)量、焦爐爐墻安全和實現(xiàn)順利推焦，試驗盡可能多配加不粘煤和瘦煤。試驗選用煤種的理化成分和相關(guān)指標見表1。為保證煤樣具有代表性，根據(jù)生產(chǎn)實際情況，在正常生產(chǎn)工藝過程中，隨機抽取用于傳統(tǒng)煉焦的單種煤作為煤樣，按不同配比混合后，測得的各項指標見表2。

表1 試驗用煤的理化成分及相關(guān)指標

表2 不同配比混合煤樣的性能指標

2 試驗方法

1) 試驗原理。試驗模擬常規(guī)頂裝料工藝焦爐，將煤放入煤杯中，并將杯底單側(cè)加熱，此時在煤杯內(nèi)的煤樣中形成了一系列等溫層面，這些層面的溫度由上而下依次遞增。溫度相當于軟化點層面以下的煤形成膠質(zhì)體，溫度相當于固化點層面以下的煤則形成半焦。依據(jù)上述原理，對煤杯中配煤的Y值和X值進行測定，便可得到相應的試驗數(shù)據(jù)。在本次試驗條件下，常規(guī)與搗固煉焦配煤兩者之間的主要區(qū)別是裝入煤杯中的煤樣質(zhì)量不同：模擬常規(guī)頂裝料時，裝入煤杯中的煤樣質(zhì)量為(100±0.5)g；模擬搗固煉焦時，裝入煤杯中煤樣的質(zhì)量為(140±0.5)g。除此之外，其他試驗條件均相同。試驗采用帶平衡砣的復式膠質(zhì)層測定儀直接測定最大膠質(zhì)層厚度(Y)、最終收縮度(X)和體積曲線。

2) 試驗步驟。用對輥破碎機將試樣破碎至全部通過1.5 mm的圓孔篩，且嚴防氧化。將杯底放入煤杯中，并使杯底上放置熱電偶鐵管的凹槽中心點與壓力盤上放熱電偶的孔中心對準。稱取(100±0.5)g試樣煤(在模擬搗固煉焦時稱取(140±0.5) g，用四分法分為4份，分4次裝入煤杯中)。每次裝入25 g后(模擬搗固煉焦時每次裝入35 g)，用金屬針將試樣煤攤平。將煤杯按要求安放在復式膠質(zhì)層測定儀上，并按要求調(diào)整好其它裝置和部件。以上步驟完成后便可通電加熱，加熱時需要注意以下事項：在復式膠質(zhì)層測定儀上同時測定的兩煤杯溫度應盡量保持一致。在最初30 min,以7～8℃/min的速度將溫度升高到250℃；當溫度在250～350℃時，升溫速度降至3℃/min；溫度在350～600℃時，升溫速度要小于5℃/min。溫度為250℃時，開始記錄體積曲線；溫度為520～630℃時，測膠質(zhì)層最大厚度Y；溫度為730℃時，測定最終收縮度X。同一試樣平行測定結(jié)果的允許差為：Y≤20 mm時，允許差為1 mm；Y>20 mm時，允許差為2 mm；最終收縮度X值的允許差為3 mm。

3 試驗結(jié)果及分析

本次試驗研究工作分兩部分進行：

1) 測定不同比例的配煤在常態(tài)及搗固狀態(tài)下的Y、X、堆密度。

2) 對配煤進行工業(yè)生產(chǎn)試驗，并按國標評價所得焦炭的冶金質(zhì)量。搗固試驗測得的Y、X、堆密度以及工業(yè)生產(chǎn)試驗所得的M40和M10見表3。

3.1混合煤料相關(guān)性能的測試結(jié)果與分析

本試驗對搗固后的煤料性能進行了試驗測定，以確定各配合煤料的成焦性能，對樣煤搗固前后堆密度、Y值和X值和變化情況進行測定，試驗結(jié)果分別見圖1、圖2、圖3。對照表2和表3中的相關(guān)數(shù)據(jù)，對試驗結(jié)果分析如下。

表3 搗固試驗煤料的各項指標及焦炭強度指標

1) 煤樣搗固前后堆密度發(fā)生了明顯的變化。搗固前煤樣平均堆密度為0.791，搗固后平均為1.005，增幅為27%。

圖1 搗固前后堆密度的變化示意圖

圖2 搗固前后Y值的變化示意圖

圖3 搗固前后X值的變化示意圖

2) 煤料經(jīng)搗固后可以明顯提高膠質(zhì)層厚度。搗固前煤料Y的平均值為8.67，搗固后為11.17，增幅為29%。由于采用搗固工藝，煤料的堆密度增大，煤粒間的間隙變小，填充間隙所需的膠質(zhì)體液相產(chǎn)物的數(shù)量也相對減少，結(jié)果造成Y值的相對增大。

3) 煤料經(jīng)搗固后最終收縮度明顯降低。搗固前X的平均值為33.33，搗固后為7.67，降幅為77%。一般瘦煤的收縮能力較差，所以配加瘦煤后有可能出現(xiàn)對焦爐爐墻的擠壓損害及難推焦問題。

3.2搗固煉焦的工業(yè)試驗結(jié)果及分析

在對試驗數(shù)據(jù)收集分析的基礎(chǔ)上，分批進行了試驗煤料搗固配煤生產(chǎn)試驗，為保證整個試驗的可比性，工藝參數(shù)統(tǒng)一設(shè)定為：

結(jié)焦時間：12 h

標準溫度：機側(cè)1 200 ℃，焦側(cè)1 220 ℃

單孔操作時間：≤10 min

煤餅高度：2.15～2.20 m

搗餅要求：分3批放煤，高度依次為1 m、0.7 m、0.5 m；

根據(jù)搗固煉焦煤餅收縮小的特點，為防止在搗煉焦時推焦過程中出現(xiàn)難推現(xiàn)象，將搗固煤箱由230 mm縮小至220 mm。

由表3知，本次試驗所得焦炭全部達到國家標準要求。其中，2號樣由于配加了10%的不粘煤，故焦炭強度指標M40和M10較1號樣均有變劣的趨勢；3號樣配加了15%貧煤，由于不粘煤具有不結(jié)焦、不粘結(jié)的性能，故該煤樣所產(chǎn)焦炭的強度指標M40和M10進一步變劣，并在焦炭中出現(xiàn)了不粘煤；4、5號樣焦炭指標中M40達標，但M10指標稍差；6號樣與3號樣類似，但因配入肥煤量大較大，故焦炭強度指標M40稍好于3號樣。從表3中試驗結(jié)果還可看出：配加適量的瘦煤用于搗固煉焦對焦炭強度有改善作用；不粘煤配加量超過10%，便會在焦炭中形成不粘結(jié)層，影響焦炭質(zhì)量；不粘煤、瘦煤經(jīng)適當配合混合后用于搗固煉焦生產(chǎn)，所以焦炭質(zhì)量符合國家標準。

4 結(jié) 論

1) 混合煤料進行搗固處理后，可增大煤料的最大膠質(zhì)層厚度和堆密度，降低煤料的最終收縮度?；旌厦毫峡捎糜趽v固煉焦，所產(chǎn)焦炭質(zhì)量符合國家標準。2) 采用不粘煤和瘦煤搗固煉焦技術(shù)時，不粘煤配加量不宜超過10%。

[1] 劉開明.優(yōu)化配煤生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭[J].燃料與化工，2006,37(5)：8-10.

[2] 張建平.以無煙煤為主在搗固焦爐中生產(chǎn)冶金焦[J].燃料與化工，2006,37(6)：9-12.

ResearchonNonstickCoalandLeanCoalTampingCoking

ZhaoJun-e,HuJuan-juan

For non-stick hybrid of coal and coal coking coal carrying out a test, the results show that the conduct of mixed coal feeding tamping processing, you can increase the maximum number of coal material plastic layer thickness and bulk density, reduce coal material shrinkage of final degree; for non-caking coals with volume not exceeding 10% of the mixed feeding coal, coking to produce qualified metallurgical coke.

Non-stick plastic layer of coal and lean coal; Geiatinous layer; Tamping coking；Test

趙俊娥 女 1965年出生 1988年畢業(yè)于山西大學 高級工程師 古交 030200

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2010-06-11