淺談灰分對焦炭質(zhì)量的影響

劉良琴

（河鋼集團(tuán)宣鋼焦化廠，河北張家口075100）

淺談灰分對焦炭質(zhì)量的影響

劉良琴

（河鋼集團(tuán)宣鋼焦化廠，河北張家口075100）

焦炭灰分是高爐冶煉過程中的有害成分，其灰分全部來自原料煤，而宣鋼焦炭的灰分較高，需要對灰分在煉焦過程中的作用與焦炭質(zhì)量影響進(jìn)行分析與研究，以便指導(dǎo)配煤生產(chǎn)。

灰分；焦炭質(zhì)量；影響

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.039

1 灰分對其他相關(guān)指標(biāo)的影響

從煤巖角度分析，煤顯微組成分為活性組分和惰性組分，由于煉焦煤的煤巖成分不同，在熱解過程中所形成膠質(zhì)體的數(shù)量和質(zhì)量不同，由此產(chǎn)生不同質(zhì)量的焦炭，灰分是惰性成分，對煉焦煤的黏結(jié)性及膠質(zhì)層厚度產(chǎn)生一定影響，通過對煤中灰分與Y值和G值進(jìn)行回歸線分析，其關(guān)系如圖1所示。

由圖1可知，煤的灰分對黏結(jié)指數(shù)影響較大，且有一定的相關(guān)性，隨著灰分的增加，黏結(jié)指數(shù)降低。

圖1 灰分與黏結(jié)指數(shù)的關(guān)系

揮發(fā)分是反映煤變質(zhì)程度的指標(biāo)之一，其主要由煤中煤巖組分決定，煤中的灰分是無機(jī)物，所以其對煉焦煤的揮發(fā)分影響不大。

膠質(zhì)體是煤在熱解過程中，受熱軟化變形所產(chǎn)生的汽、液、固3相共存的一種物質(zhì)，膠質(zhì)層指數(shù)只是反映煤在結(jié)焦過程中生成膠質(zhì)體的數(shù)量，而灰分為惰性物質(zhì)，在煤的熱解過程中，由于其不軟化也不熔融，所以灰分在膠質(zhì)體中的存在，只是影響膠質(zhì)體中固態(tài)物質(zhì)的含量，而不影響膠體的數(shù)量，灰分對膠質(zhì)層厚度的影響不明顯[1]。

煤的黏結(jié)指數(shù)（G值）反映了煤在熱解過程中膠質(zhì)體對惰性物質(zhì)的黏結(jié)力，是影響焦炭強(qiáng)度的主要指標(biāo)之一，隨著灰分增大，煉焦煤中自身惰性物質(zhì)的含量增大，減弱了對外界惰性物質(zhì)的黏結(jié)性，在G值測定過程中，其黏結(jié)無煙煤的能力減弱，表現(xiàn)為G值降低。

2 灰分對焦炭的氣孔率和光學(xué)組織的影響

焦炭的氣孔是由煤中活性部分在結(jié)焦過程中，因其所產(chǎn)生氣體在析出過程中受阻，或形成半焦后繼續(xù)熱解所生成的氣孔及微裂隙為氣孔。氣孔形成是在煉焦煤加熱至膠質(zhì)狀態(tài)的末期產(chǎn)生的，在形成半焦時(shí)定型。由于灰分的存在，影響煤在熱解過程中所產(chǎn)生的氣體數(shù)量及其在移出過程中的速度，進(jìn)而影響焦炭的氣孔率。由于灰分是惰性物質(zhì)，其在熱解過程中既不軟化也不熔融，因此，灰分在焦炭中以惰性物質(zhì)參與焦炭壁的形成。

圖2 配合煤灰分與焦炭氣孔率的關(guān)系

通過對焦炭的灰分、焦炭氣孔率、焦炭強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析如圖2所示。

由圖2可知，隨著煉焦煤灰分的升高，焦炭的氣孔率降低，這主要是因?yàn)槊簬r成分在焦炭形成過程中，對焦炭的形成有決定塊焦的形成，促進(jìn)塊焦的形成，參加焦炭結(jié)構(gòu)的形成3種作用?；曳质嵌栊猿煞?，參與了焦炭結(jié)構(gòu)的形成，一方面是氣孔壁的組成部分，另一方面參與煤粒的合并過程，在其間能很好地排出熱解所產(chǎn)生的氣體，降低了氣孔率，所以灰分升高，焦炭的氣孔率降低。

3 灰分對焦炭強(qiáng)度的影響

煉焦煤的灰分對焦炭強(qiáng)度M40和CSR的關(guān)系，如圖3、圖4所示。

灰分對焦炭強(qiáng)度的影響有正面和負(fù)面2個(gè)方面：正面影響是隨灰分的升高，氣孔率降低，焦炭強(qiáng)度升高，負(fù)面影響是隨著灰分的升高，使得焦質(zhì)中焦炭結(jié)構(gòu)缺陷的增多，光學(xué)各向異性減弱，焦炭氣孔壁結(jié)構(gòu)的不均勻性增大，特別是較大顆粒礦物質(zhì)的存在，是焦炭形成裂紋的中心，造成焦炭強(qiáng)度降低；再就是由于灰分中含有一定量的堿金屬，其對焦炭在高溫下的碳溶反應(yīng)起正的催化作用，降低了焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度。而灰分對焦炭強(qiáng)度起到的負(fù)作用要強(qiáng)于對焦炭的正面影響，因此，灰分對焦炭的作用總體表現(xiàn)為強(qiáng)度的劣化，所以要提高焦炭強(qiáng)度必須降低配合煤的灰分。

從另一角度也表明，在配合煤灰分在無法通過結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的情況下，可以通過提高配合煤中灰分的細(xì)度來改善煤在熱解過程中膠質(zhì)體的不均勻性，提高氣孔壁中焦質(zhì)的均勻性，降低和減小焦炭氣孔壁中的缺陷，從而達(dá)到改善焦炭質(zhì)量的目的。

圖3 配合煤灰分與焦炭M40的關(guān)系

圖4 配合煤灰分與焦炭CSR的關(guān)系

4 結(jié)論

1）灰分對煉焦煤的干燥無灰基揮發(fā)分、膠質(zhì)層厚度影響不大，但對G值有一定的影響，在以黏結(jié)指數(shù)為焦炭質(zhì)量預(yù)測參數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮各個(gè)指標(biāo)之間的相互影響，提高焦炭質(zhì)量預(yù)測的準(zhǔn)確性。

2）灰分是焦質(zhì)的一部分，可以改善焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)，降低焦炭氣孔率，因此，在煉焦煤灰分較高的情況下，可以通過提高配合煤中灰分的細(xì)度，來改善煤在熱解過程中膠質(zhì)體的中不均勻性，提高氣孔壁中焦質(zhì)的均勻性，降低和減小惰性物質(zhì)灰分對焦炭氣孔壁中的缺陷，以此來降低灰分對焦炭強(qiáng)度的負(fù)作用。

【1】孔祥勇.淺談6米焦?fàn)t干法熄焦對焦炭質(zhì)量的影響[J].酒鋼科技，2010(2)∶26-28.

Analysis on the Influence of Ash on the Quality of Coke

LIU Liang-qin
(Xuanhua Coking Plant of Hebei Steel Group,Zhangjiakou 075100,China)

Coke ash in the blast furnace smelting process is a harmful ingredient,all of which is from raw coal.There is a high level of ashin Xuanhua coking plant,so the function of ash in the coking process and its influence on the coke quality need to be analyzed and studied,so as to guide the coalproduction.

ash;quality of coke;influence

TF526+.1

A

1007-9467（2016）09-0093-02

2016-08-11

劉良琴（1973～），女，河北藁城人，高級(jí)工程師，從事煤質(zhì)分析與煉焦配煤生產(chǎn)與研究。