煤焦化企業(yè)對煤質(zhì)的要求分析

王立冬

(七臺河市煤炭調(diào)運(yùn)征收辦公室, 黑龍江 七臺河 154600)

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煤焦化企業(yè)對煤質(zhì)的要求分析

王立冬

(七臺河市煤炭調(diào)運(yùn)征收辦公室, 黑龍江 七臺河 154600)

由于高爐的大型化以及用于煉焦煤資源的不均衡分布，需要在能滿足焦炭質(zhì)量的要求下，將不同的煤按一定的比例配合使用，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的焦炭。要按對生成焦炭質(zhì)量的具體要求，選擇符合不同煉焦工藝要求的煤質(zhì)。成熟煉焦工藝目前已有幾十種，本文探討了常規(guī)頂裝煤煉焦技術(shù)和搗固煉焦技術(shù)對生產(chǎn)冶金焦的煤質(zhì)要求，并闡述了常用煉焦用煤指標(biāo)對焦炭質(zhì)量的影響、不同煉焦工藝對煤質(zhì)的要求和典型煤種等問題。

煤焦化；企業(yè)；煤質(zhì)；要求

我國煉焦煤資源短缺，為滿足對焦炭日益增長的需求，改善焦炭質(zhì)量，搗固煉焦技術(shù)迅速發(fā)展。在保證焦炭質(zhì)量的前提下, 搗固煉焦生產(chǎn)能充分利用煉焦煤資源,降低焦炭生產(chǎn)成本,穩(wěn)定焦炭生產(chǎn)操作的配煤技術(shù)。煤質(zhì)指標(biāo)的作用是指導(dǎo)煉焦配煤，預(yù)測焦炭質(zhì)量，在滿足焦炭質(zhì)量的前提下，擴(kuò)大并合理使用煉焦煤資源，降低焦炭成本。目前，由于高爐的大型化以及用于煉焦煤資源的不均衡分布，需要在能滿足焦炭質(zhì)量的要求下，將不同的煤按一定的比例配合使用，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的焦炭。要按對生成焦炭質(zhì)量的具體要求，選擇符合不同煉焦工藝要求的煤質(zhì)。

1 常用煉焦用煤指標(biāo)及對焦炭質(zhì)量的影響

1.1 黏結(jié)性

配合煤的黏結(jié)性指標(biāo)是影響焦炭質(zhì)量的最重要因素。煤加熱后活性組分受熱分解，形成液態(tài)狀非揮發(fā)性可塑體(即膠質(zhì)體)，其中液體部分的數(shù)量決定了煤黏結(jié)性的強(qiáng)弱。為獲得抗碎強(qiáng)度和耐磨性好的焦炭，配煤要有足夠的黏結(jié)性。反映黏結(jié)性的指標(biāo)較多，我國采用膠質(zhì)層最大厚度Y值的方法。在煤焦化過程中采用配煤煉焦，用55%左右的肥煤和焦煤，45%的氣煤和瘦煤，也可用相應(yīng)的弱黏結(jié)煤代替氣煤配合煉焦。目前，應(yīng)在煉焦過程中使用黏結(jié)劑以改善配合煤的黏結(jié)性和顯微結(jié)構(gòu)，以增加弱黏結(jié)性煤的配入量。

1.2 膨脹壓力

煤的膨脹壓力是煤在炭化室內(nèi)受熱分解時，由于析出煤氣的作用，使塑性層膨脹，因而對炭化室墻產(chǎn)生一定的側(cè)壓力。煤的膨脹壓力由煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。 配合煤中各單種煤之間還存在相互作用，因此，此配煤的膨脹壓力不是單種煤的簡單加和，它和煤的黏結(jié)性并無規(guī)律性關(guān)聯(lián)，需要采用實驗的方法測定。

1.3 揮發(fā)分

煤階是影響焦炭質(zhì)量的重要因素。在煉焦配煤中通常用揮發(fā)分Vdaf表示煤階的高低，也可用鏡質(zhì)組最大反射率Rmax(%)表示。用煤中顯微組分含量指導(dǎo)配煤是對傳統(tǒng)配煤方法的改進(jìn)，而目前還未普及，這里用揮發(fā)分討論。揮發(fā)分高低不但影響焦炭強(qiáng)度，還影響化學(xué)產(chǎn)品的收率。揮發(fā)分過高，會降低焦炭的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度，使焦炭易成碎塊。相反，揮發(fā)分過低，盡管利于提高焦炭的機(jī)械強(qiáng)度，但在煉焦過程產(chǎn)生的過高膨脹壓力會影響推焦的進(jìn)行。同時，過低的揮發(fā)分也可導(dǎo)致化學(xué)產(chǎn)品的收率降低，增大煉焦成本。在實際煉焦過程中，應(yīng)按不同煤種性質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)配合，使揮發(fā)分控制在一定范圍內(nèi)，以實現(xiàn)生產(chǎn)合格的焦炭。

1.4 水分

水分是評價焦炭質(zhì)量的指標(biāo)之一。在煉焦生產(chǎn)過程中，煤中水分過小，會惡化焦?fàn)t裝煤操作環(huán)境，出現(xiàn)負(fù)面影響，水分過大會使焦?fàn)t裝煤操作困難，結(jié)焦時間延長。一般煉焦煤水分每增加1%，結(jié)焦時間約延長10～15 min，不但影響煉焦速度和焦炭質(zhì)量，還會影響焦?fàn)t使用壽命。

1.5 灰分

灰分屬惰性物質(zhì)，在煉焦過程中不軟化、不熔融、不收縮，能降低煤的黏結(jié)性。因灰分與焦炭物質(zhì)之間有明顯的分界面，膨脹系數(shù)不同，在半焦收縮時，灰分顆粒便成為焦炭的裂紋中心，影響焦炭的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度，并且灰分顆粒越大，裂紋就越寬、越深、越長。在配煤煉焦時，煤灰分幾乎全部轉(zhuǎn)入焦炭，影響焦炭的等級和生產(chǎn)能力。配煤中灰分含量越高，焦炭強(qiáng)度就越低，并使高爐煉鐵時焦比增高，降低生產(chǎn)能力。實踐表明，焦炭灰分每增加1%，煉鐵焦比就增加2%～2.5%,石灰石相應(yīng)增加4%,高爐產(chǎn)量降低3%。為避免這種損失，對高灰分的煤要加以洗選，在配煤中要把灰分高低不同的單種煤加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)配。

1.6 硫分

硫分是有害物質(zhì)，在煉焦過程中，煤中約60%～70%的硫分會轉(zhuǎn)入焦炭。煤中硫分高，相應(yīng)焦炭中硫分也高，這會將提高生鐵中的含硫量，降低其質(zhì)量。經(jīng)驗表明，焦炭中硫分每增加0.1%，高爐生產(chǎn)能力就下降2%～2.5%, 因此，配合煤硫分必須嚴(yán)格控制。

1.7 細(xì)度

煤細(xì)度是將入爐煤過3mm篩子后，篩下煤樣占全部煤樣的百分?jǐn)?shù)。煤細(xì)度對焦炭質(zhì)量有一定影響，是配煤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。細(xì)度過小，配合煤混合不均，煉焦過程中會受較大顆粒弱黏結(jié)性煤及其灰分的影響而使焦炭的裂紋增多，強(qiáng)度下降；細(xì)度過高，會使裝爐煤的堆密度下降，降低焦炭質(zhì)量，同時煤塵增多，可能導(dǎo)致上升管堵塞，焦油渣量增大，加重環(huán)境污染。因此，煤細(xì)度要保持在合理范圍內(nèi)。

2 不同煉焦工藝對煤質(zhì)的要求和典型煤種

2.1 常規(guī)頂裝煉焦對煤質(zhì)的要求

第一，水分。水分過高或過低都可能對煉焦過程和焦炭質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，配合煤全水分要求穩(wěn)定在8%～10%。第二，灰分。把煉焦時全干焦產(chǎn)率計為3/4，由于配合煤中灰分全部轉(zhuǎn)移到焦炭中，可得焦炭灰分約為配煤灰分的1.33倍。按焦炭灰分要求可算出配合煤灰分的最高值，一般認(rèn)為配煤灰分在10%以下。第三，硫分。一般要求入爐煤硫分控制在1%以下。第四，揮發(fā)分。為煉制合格焦炭，配煤干燥死灰基揮發(fā)分應(yīng)控制在25%～28%。第五，黏結(jié)性。入爐煤黏結(jié)指數(shù)G值一般控制在58～72, 膠質(zhì)層最大厚度Y值控制在17～22 mm, 奧亞膨脹度b值應(yīng)大于50%。第六，膨脹壓力。火爐煤安全膨脹壓力不可大于10～15 kPa。第七，細(xì)度。通常要求配煤細(xì)度(小于3 mm顆粒質(zhì)量百分比)控制在80%左右。

目前，國內(nèi)主要的煉焦工藝是常規(guī)頂裝煉焦，按煉焦行業(yè)協(xié)會焦炭煤資源專業(yè)委員會的調(diào)研顯示，頂裝煉焦用煤主要以氣肥焦瘦四種煤為主，且配合煤中焦煤配入比最多。

2.2 型煤頂裝煉焦對煤質(zhì)的要求

型煤頂裝煉焦技術(shù)是在常規(guī)頂裝煉焦的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是解決焦炭資源日益減少的有效途徑之一。操作時把一部分煤配入黏結(jié)劑制成型煤，再與散狀煤按一定比例配合后入爐煉焦，此法能改善煤的黏結(jié)性和結(jié)焦性能。因此，與常規(guī)頂裝煉焦技術(shù)相比，在保證焦炭質(zhì)量的基礎(chǔ)上，該法多用于不黏性煤或弱黏性煤，以減少優(yōu)質(zhì)煉焦煤的消耗量。

2.3 搗固煉焦對煤質(zhì)的要求

第一，水分。配煤時要嚴(yán)格控制煤料的水分，通常把搗固煉焦的煤料水分控制在8%～11%。第二，細(xì)度。搗固煉焦比頂裝煉焦所用的細(xì)度要大，一般要求小于3 mm的煤控制在90%～93%為適，其中粒度小于0.5 mm的控制在40%～50%。若細(xì)度低，為使煤餅達(dá)到一定的穩(wěn)定性，需消耗較高的搗固功；若細(xì)度高，會降低煤餅堆密度和抗壓強(qiáng)度，但能提高煤餅抗剪強(qiáng)度。由于煤餅的穩(wěn)定性主要取決于抗剪強(qiáng)度，因此，搗固煤料應(yīng)有較高的細(xì)度。第三，揮發(fā)分及膠質(zhì)層最大厚度。通過配煤將揮發(fā)分控制在30%左右、Y值為11～14 mm。第四，瘦化組分。瘦化組分能減少焦炭的裂紋，在配合煤中加入一定量和種類的瘦化組分能提高焦炭的機(jī)械強(qiáng)度,用粒度均勻的一定量焦粉作為瘦化劑,若粒度和配入比不合適，可能造成焦炭熱性能變壞，并出現(xiàn)裂紋。

搗固煉焦技術(shù)以其優(yōu)點已成為目前焦化行業(yè)發(fā)展的趨勢。在現(xiàn)有煉焦技術(shù)的條件下開發(fā)新配煤技術(shù)，尋找新的煉焦煤，對我國煤炭資源的綜合利用和煉焦行業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

[1] 陳文敏.煤質(zhì)分析結(jié)果的定性與定量審查[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1994.

[2] 李文華.煤質(zhì)管理與經(jīng)營[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

Requirement analysis of coal quality in coking enterprises

WANG Li-dong

(Qitaihe Coal Transportation Collection Office, Qitaihe 154600, China)

Due to the large-scale blast furnace and the uneven distribution of coking coal resources, it is necessary to meet the requirements of coke quality, and produce high quality coke by using different coal according to a certain proportion. To select the coal meeting different requirements of coking process according to the specific requirements for the production of coke quality. There are dozens of mature coking technology, conventional top coal coking technology and tamping coking technology were discussed, and issues on the impact of commonly used coking coal indicators on coke quality, requirements on coal quality of different coking process and typical coal.

Coking; Enterprise; Coal quality; Requirement

2016-12-10

王立冬(1974-)，男，工程師。

TQ536

B

1674-8646(2017)04-0164-02