配型煤煉焦技術的研究與實踐

高 麗

（重慶工程職業(yè)技術學院，重慶 400037）

我國煤炭資源儲量豐富，其中煉焦煤資源占煤資源儲量的37%左右，品種齊全，但分布很不平衡，其中一半以上為高揮發(fā)分氣煤，粘結性較弱，強粘結性的肥煤、焦煤不足30%，優(yōu)質、易選的煉焦煤更少，且集中分布在華北地區(qū)。資源分布及儲量與需求不相適應的矛盾較為突出，配型煤煉焦是擴大煉焦煤源的煉焦方法之一。成型煤煉焦是將煉焦原料煤的一部分(約30%～40%)，加一定量的粘結劑混捏(或不加粘結劑)，壓制成具有一定形狀大小的型塊，再按一定比例和原料煤配合，裝入焦爐煉焦。

1 配型煤煉焦對煤料結焦性能影響

配型煤煉焦之所以能夠在保證焦炭性能的前提下，多配弱黏煤或不黏煤，減少優(yōu)質煉焦煤的配入量，其影響因素是多方面的，國內外企業(yè)和研究機構曾做了大量的研究和分析，普遍認為配型煤煉焦對煤料性能影響機理體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 對入爐煤料的堆密度影響

配型煤煉焦使入爐煤料的堆密度得到了提高。常規(guī)情況下入爐煤料的堆密度為0.7t·m-3左右，而型煤的堆密度為1.1～1.2t·m-3左右。型煤配入后，在爐體容量不變的情況下，整體上煤料的堆密度得到了提高，煤料的粘結組分和非粘結組分會更加緊密地結合，從而改善了煤的結焦性能 。

1.2 對入爐煤料的導熱性影響

型煤內部組分的致密性使其導熱性得到了提高，導熱性得到提高的型煤會更快升溫，其到達軟化點和熔融的時間也會更短，從而更加有效地進行熱傳遞，使周圍的粉煤更好地塑化結焦。

1.3 對結焦收縮的影響

型煤的高致密性使其在結焦時膨脹擠壓周圍的粉煤，使粉煤組分更加致密地接觸，減小結焦收縮，從而生成較大塊度焦炭，并減少裂紋。

1.4 對煤料粘結性的影響

型煤內部添加的黏結劑具有改質作用，添加的黏結劑與煤組分結合生成更多的熔融成分，增加膠質層厚度，并改善焦炭的顯微結構。

2 配型煤煉焦工藝

配型煤煉焦技術的研究始于20世紀50年代末60年代初期，70年代初期在日本新日鐵公司首次工業(yè)化生產，現(xiàn)發(fā)展為2種工藝：

（1）新日鐵配型煤煉焦工藝。其工藝特點是從通常配合粉碎的煤料中切取一部分煤料，配以粘結劑壓成型煤，然后在裝爐前與未成型的散煤配合裝爐煉焦。這種流程較簡單，在原有廠的煤處理車間的基礎上改建，較容易，但在擴大使用非煉焦煤方面有一些局限性。

（2）住友金屬配型煤煉焦工藝。一部分的配合煤料與單獨的非煉焦煤或弱粘結性煤配合，依靠粘結劑壓制成型煤，之后按比例再配合到大部分未成型的散煤中入爐煉焦。這種流程可以多用一些非煉焦煤，在總配煤量中不粘煤可配到20%以上，而低揮發(fā)分強粘結煤用量僅約10%，型煤的配料中不粘結煤達65%～70%。當成型機的工作與到貯煤塔的設備的操作同步時，可以不建型塊貯槽，不設冷卻輸送帶，基建投資可以大大降低。同時，混捏機的熱耗可以減少。但是，這種工藝流程較為復雜。

3 配型煤煉焦研究實踐

壓制型煤現(xiàn)在多采用添加黏結劑的工藝。石油化工系統(tǒng)可資利用的有石油軟瀝青裂解殘渣重油等，在焦化企業(yè)，除了煤焦油瀝青焦油渣可作粘結劑外，其化學車間的各種廢料亦可探索利用，這樣既可減少污染，亦可變廢為寶。粘結劑的配入量隨其粘結能力的不同而不同，例如焦油粘結劑的最佳配入量為10%～20% ，而瀝青則為8%～10%。

寶山鋼鐵總廠為利用華東地區(qū)豐富的弱粘結性煤炭資源，提高焦炭質量，適應大型高爐需求，于20世紀70年代末在一期工程建設期間由日本引進了新日鐵配型煤煉焦新工藝。型煤裝置共計7套，處理原料煤能力約2.0kt·d-1，煉焦煤料中型煤配入比約30%。二期工程未建設型煤裝置，二期工程建成投產后整個工廠煉焦煤料的型煤由一期工程型煤裝置供給，型煤配比約為15%，生產出的焦炭質量能夠滿足4000m3高爐要求。

鞍鋼進行了配型煤煉焦的工業(yè)試驗，結果表明：（1）在現(xiàn)有生產配煤條件下，配型煤焦炭M40提高2.0%，M10改善1.2%；（2）在現(xiàn)有生產配煤中多配12%高揮發(fā)分弱粘結性煤的情況下，配型煤焦炭的M40提高1.7%，M10改善1.0%。鞍鋼配型煤工藝流程，可充分利用鞍鋼現(xiàn)有設備及設施，比寶鋼流程更為簡化。

1990～1992年，包鋼焦化廠針對煉焦煤短缺、價格高和附近地區(qū)神府煤田（神木、府谷）低灰、低硫弱粘結性或不粘結性煤炭資源豐富的情況，與鞍山熱能院合作開展了配型煤煉焦試驗工作，相關試驗數據表明在現(xiàn)有配煤基礎上采用類似新日鐵的型煤工藝，焦炭強度明顯改善，M40可提高到6%，M10可改善到1.3%，DI15150改善2.2%。

攀鋼進行了配型煤煉焦實驗研究，小焦爐實驗和工業(yè)實驗研究表明，配型煤煉焦可使焦炭質量得到明顯改善，M40可提高到0.6%～7.2%，M10可改善到1.1%～3.8%，焦炭反應后強度CSR提高2.15%～6.82%。

濟鋼焦化廠以備煤車間粉碎后的配合煤為原料，以化產廢渣為粘結劑，稍加部分輔助粘結劑，經充分混捏、擠壓后生產型煤，而后以一定的比例回配到煉焦煤中煉焦。從煤-6皮帶運輸機上切取破碎后煤料進入型煤原料槽，原料槽中煤料經型-1皮帶機運至混捏機中。特制一焦油渣槽放置在氨水澄清槽出口下，接滿后用叉車將焦油渣槽放置在型-1皮帶機上方，經蒸汽加熱提高其流動性，使其自動下口流到型-1皮帶機，與煤料一起進入成型機中擠壓成為型煤。型煤經型-2皮帶機回配到煤-8皮帶機上，與破碎后的煉焦煤一同運至煤塔中入爐煉焦。

萊鋼焦化廠曾對焦油渣作粘結劑配型煤煉焦進行了實驗研究，從理論上進行了論證分析,認為利用焦油渣進行配煤煉焦是完全可行的。水鋼煤焦化公司從2000年開始致力于用焦油渣生產型煤煉焦生產工藝探討，特別是小焦爐生產的廢焦油和焦油渣得到了利用，防止了環(huán)境污染。2004年開始也進行了小焦爐和大焦爐的生產試驗，效果良好。武鋼焦化公司焦化廢渣制型煤裝置2004年11月投產，生產型煤主要運往3、4煉焦車間，從對焦炭質量的分析結果來看，焦化廢渣制型煤煉焦對焦炭質量 有一定改善，由小焦爐實驗結果發(fā)現(xiàn)焦油渣配入量不超過4%時焦炭冷態(tài)強度幾乎沒有什么改 變，而焦炭反應后強度隨著焦油渣配入量的增加而提高。南京鋼鐵聯(lián)合有限公司共進行了3組6個方 案的小鐵箱焦油渣配煤煉焦實驗，將配合煤單獨煉焦，焦油渣成型煤與粉碎到一定粒度的焦油渣成型煤按照5%的比例摻入煉焦煤中煉焦，進行小焦爐焦化實驗，發(fā)現(xiàn)配合煤中摻入焦油渣煉焦對焦炭質量沒有顯著影響，在某些指標上還有所提高，每年可節(jié)約煉焦精煤1600t，還可以增加焦炭、焦油、煤氣等產量。

4 結語

國內部分焦化廠對配型煤煉焦進行的相關實驗和實踐表明，配型煤煉焦這種方法可以改善煤料的粘結性，提高焦炭抗碎強度、耐磨強度和焦炭反應后強度，從而節(jié)約優(yōu)質煤資源。

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