煉焦工藝條件對(duì)焦炭強(qiáng)度的影響分析

衛(wèi)飛飛 王崗（山西焦化集團(tuán)股份有限公司 041606）

一、煉焦工藝發(fā)展

結(jié)合我國(guó)國(guó)情，現(xiàn)有的煤炭根據(jù)煤化程度分為以下幾類(lèi)：無(wú)煙煤、煙煤、褐煤，煙煤中有貧瘦煤、瘦煤、肥煤、焦煤、1/3焦煤、氣煤、氣肥煤以及1/2黏煤等，這些均是傳統(tǒng)煉焦中廣泛應(yīng)用的煤種，即所謂的煉焦煤。而在室式焦?fàn)t中得到的則是無(wú)法結(jié)焦的弱黏結(jié)煤、非黏結(jié)煤等，這些統(tǒng)稱(chēng)為非焦煤。事實(shí)上，搗固煉焦和型煤煉焦最多只能配入10%～20%的弱、非黏結(jié)煤，配入量可謂是相當(dāng)有限。在日本與美國(guó)等國(guó)外的鋼鐵公司，為了有效應(yīng)對(duì)焦煤短缺的情況，紛紛開(kāi)始著手進(jìn)行非焦煤煉焦技術(shù)的研究，以此來(lái)達(dá)到擴(kuò)大配煤途徑的目的。即便是在煉焦工藝及煉焦技術(shù)飛速發(fā)展的今天，非焦煤資源同樣得到了最大限度的應(yīng)用。

二、影響焦炭強(qiáng)度的因素分析

1.配合煤的成分和性質(zhì)

焦炭中的硫分、磷分和灰分決定了煉煤的成分，并且與煉成焦炭的強(qiáng)度和塊度有直接關(guān)系。例如，在配合煤中增加高揮發(fā)分、低變質(zhì)程度的氣煤，會(huì)使焦炭變得細(xì)長(zhǎng)，塊度變小；在配合煤中增加焦煤和瘦煤，會(huì)使焦炭的收縮裂紋減少，塊度增大；配合煤中含有的礦物雜質(zhì)多，會(huì)影響焦炭的強(qiáng)度；配合煤的粉碎細(xì)度也會(huì)影響焦炭的強(qiáng)度。

2.入爐煤水分

煤炭在入爐后水分的多少直接關(guān)系到了焦炭的強(qiáng)度，對(duì)焦炭的氣孔率也有一定影響。一是影響入爐煤堆密度，水分增大，堆密度減??；二是影響焦?fàn)t溫度。入爐煤水分高不僅影響炭化室焦炭成熟時(shí)間，而且會(huì)造成相鄰炭化室爐溫波動(dòng)，影響焦炭的收縮和成焦，使視密度降低、氣孔率增大。入爐煤水分一般控制在7%較為適宜。

3.煤的粒度

為了保證煤的黏結(jié)組分和惰性組分之間適當(dāng)?shù)牧６确植迹浜厦旱姆鬯槭鞘种匾?。?shí)踐證明，最好采用先粉碎后配煤工藝。一般在固定的堆密度下，煤粒度的降低能提高焦炭強(qiáng)度，這是由于煤粒的破碎導(dǎo)致焦炭的黏結(jié)物質(zhì)和誘發(fā)裂紋物質(zhì)的分布更均勻。

4.結(jié)焦速率

結(jié)焦速率慢，煤粒在結(jié)焦過(guò)程中熔融良好，生成的焦炭裂紋減少，焦炭強(qiáng)度高；反之，提高結(jié)焦速率，生成的焦炭裂紋增加，焦炭強(qiáng)度就會(huì)降低。黏結(jié)性較差的入爐煤結(jié)焦速率對(duì)焦炭強(qiáng)度的影響更加明顯。

5.炭化室內(nèi)煤料的堆密度

堆密度對(duì)于焦炭強(qiáng)度也有著重要影響，為了獲得機(jī)械強(qiáng)度高的焦炭，通常需要加大炭化室內(nèi)的煤料堆密度，使煤粒緊密地黏結(jié)，獲得機(jī)械強(qiáng)度高的焦炭。對(duì)頂裝式焦?fàn)t應(yīng)通過(guò)控制裝平煤過(guò)程，盡量增大堆密度。一方面裝煤要快、滿(mǎn)；另一方面，平煤要壓實(shí)、平透。這樣，既可增加入爐煤上、下部的堆密度，又可減少爐頂泡焦量，提高成焦率。

6.煉焦的加熱制度

影響加熱制度的主要因素是加熱速度和結(jié)焦末期溫度。許多研究工作表明，加快結(jié)焦速度可使膠質(zhì)體的流動(dòng)性增加，焦炭比較堅(jiān)固。但是，加快結(jié)焦速度，會(huì)使焦炭的收縮裂紋增加，焦炭的塊度變小。而提高結(jié)焦末期溫度，可以增加焦炭的耐磨性，但會(huì)減小焦炭的塊度。焦?fàn)t溫度測(cè)量管理是焦?fàn)t加熱控制的重要過(guò)程之一，焦?fàn)t溫度控制的好壞直接影響焦炭質(zhì)量的高低。

三、煉焦工藝及用煤技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的實(shí)踐

1.干法熄焦工藝

干法熄焦主要是利用冷的惰性氣體在干熄爐內(nèi)和紅焦直接換熱，達(dá)到冷卻炭焦的目的。隨著技術(shù)的日趨成熟以及設(shè)備的完善，并且經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試及改進(jìn)，成功地解決了紅焦熱量回收、水資源浪費(fèi)、濕熄焦污染以及煉焦煤短缺等問(wèn)題，顯著改善且提高了焦炭的質(zhì)量。

2.煤調(diào)濕技術(shù)

煤調(diào)濕技術(shù)采用間接傳熱和煙氣攜濕降氧相結(jié)合的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥技術(shù)，在干熄焦發(fā)電后將蒸汽作為干燥熱源，同時(shí)將焦?fàn)t煙道所產(chǎn)生的廢氣引入蒸汽管回轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)，以此作為載氣和部分熱源。這一工藝技術(shù)大大提高了我國(guó)煉焦工藝技術(shù)水平，并且這一實(shí)質(zhì)性的突破在節(jié)能環(huán)保的同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是獲得了良好的社會(huì)回報(bào)。

3.脫硫脫氫制酸工藝

我國(guó)現(xiàn)有的煤氣脫硫脫氫工藝種類(lèi)尤為繁多，比如 A S法脫硫脫氫技術(shù)、H PF氨法脫硫等，其中也不乏脫硫效率底、廢液處理難、設(shè)備腐蝕等問(wèn)題的存在。

四、煉焦工藝及用煤技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

首先，應(yīng)當(dāng)大力開(kāi)發(fā)新煤資源，從我國(guó)的長(zhǎng)久發(fā)展來(lái)看，雖然目前總的煉焦沒(méi)資源尚且可以供應(yīng)，但是也存在某一煤種資源短缺的問(wèn)題，我國(guó)曾用過(guò)的諸多礦點(diǎn)煤目前已經(jīng)逐漸枯竭，所以急需開(kāi)發(fā)新資源；其次，要強(qiáng)化地方煤的管理以及應(yīng)用，煤質(zhì)量的好壞直接影響著焦炭的質(zhì)量，隨著我國(guó)煉焦煤質(zhì)量的下滑，這便需要進(jìn)一步加大對(duì)來(lái)煤質(zhì)量的監(jiān)督、檢查的重視程度，同時(shí)要充分掌握來(lái)煤的質(zhì)量變化情況，這些均對(duì)保障焦炭質(zhì)量穩(wěn)定具有重要作用；再次，應(yīng)當(dāng)完善煉焦和備煤工藝，在積極努力探尋外部資源支持的同時(shí)，還需要不斷完善自身的工藝水平，這是焦煤生產(chǎn)行業(yè)的重中之重。就當(dāng)前的形勢(shì)來(lái)看，在提高焦炭質(zhì)量、降低優(yōu)質(zhì)焦煤、肥煤用量方面，主要是采取煤調(diào)濕、配型煤、搗固煉焦等措施。

結(jié)束語(yǔ)

總之，煉焦技術(shù)是保障我國(guó)鋼鐵業(yè)持續(xù)長(zhǎng)久發(fā)展的重要前提，焦炭是高爐冶煉不能替代的原燃料，我國(guó)的煉焦煤資源的越來(lái)越匱乏，對(duì)我國(guó)未來(lái)煉焦產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定有著深遠(yuǎn)影響，也對(duì)我國(guó)鋼鐵業(yè)的整體發(fā)展形成一定阻礙。而要想改變這一現(xiàn)狀，除了繼續(xù)優(yōu)化傳統(tǒng)工藝之外，還應(yīng)當(dāng)積極尋求可代替常規(guī)工藝的非焦煤煉焦新技術(shù)，擴(kuò)大煉焦用煤資源，為我國(guó)鋼鐵業(yè)的持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

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[3]田秀林，焦玉杰.太鋼煉焦工藝技術(shù)及裝備技術(shù)進(jìn)步的實(shí)踐[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)，2013，02：19-21.