貧瘦煤制備型焦的配煤方案研究

籍永華，秦丙克，李 帥，潘 東，王成勇

（六盤(pán)水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤(pán)水 553004）

我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，也是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭資源為主的國(guó)家之一，中國(guó)的煤炭探明可采儲(chǔ)量?jī)H次于美國(guó)、俄羅斯而居世界第三。我國(guó)煤炭資源中，優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源如焦煤和肥煤短缺，焦煤僅占煤炭?jī)?chǔ)量的10%，可采煉焦煤儲(chǔ)量不到煉焦煤資源的25%[1-3]。隨著高爐大型化發(fā)展，對(duì)焦炭質(zhì)量的要求提高，因此如何擴(kuò)大煉焦煤資源，生產(chǎn)符合要求的焦炭顯得至關(guān)重要[4-6]。配型煤煉焦是將煤料與黏結(jié)劑按照不同成型工藝壓制成型煤，再炭化成焦炭，型焦生產(chǎn)就屬于配型煤煉焦，只是它主要是利用非黏結(jié)性煤或弱黏結(jié)性煤，不僅節(jié)約了優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源，還能降低煉焦成本，焦炭便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)[7]。

本文以貧瘦煤、焦煤、1/3焦煤和無(wú)煙煤作為配煤煤料，瀝青作為黏結(jié)劑，通過(guò)型焦生產(chǎn)過(guò)程中的配煤實(shí)驗(yàn)研究，找到能煉得優(yōu)質(zhì)型焦的最佳配煤方案。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用的煤料有貧瘦煤、焦煤、1/3焦煤和無(wú)煙煤，瀝青作為黏結(jié)劑，可讓型煤炭化時(shí)，將煤黏結(jié)在一起，而且能夠使其產(chǎn)物的各向異性得到利用，改善了焦炭的強(qiáng)度和反應(yīng)性。各原料采來(lái)后，在空氣中晾至空氣干燥狀態(tài)，再進(jìn)行破碎、篩分備用。

1.2 原料分析

根據(jù)國(guó)家煤質(zhì)分析標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定了各原料的工業(yè)分析（水分、灰分、揮發(fā)分），固定碳含量通過(guò)計(jì)算得到，同時(shí)測(cè)定了各原料的全硫含量和黏結(jié)指數(shù)，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原料分析結(jié)果Table 1 The analysis results of raw materials

2 結(jié)果和討論

2.1 原料粒度組成

原料粒度組成直接影響型煤質(zhì)量，進(jìn)而影響型焦質(zhì)量。原料粒度組成不能太大也不能太小，粒度組成過(guò)大，黏結(jié)性好的煤粒與不黏結(jié)煤?；蝠そY(jié)性差的煤粒存在分布不均勻，成型時(shí)型塊不容易被壓實(shí)，型塊炭化時(shí)易產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而降低焦炭強(qiáng)度。但也不能過(guò)小，過(guò)小煤粒子比表面積增大，堆密度降低，惰性粒子表面的膠質(zhì)體液膜變薄，也會(huì)降低焦炭強(qiáng)度。同時(shí)，過(guò)細(xì)的粒度組成還會(huì)增加動(dòng)力消耗，本實(shí)驗(yàn)所用的原料粒度組成為<1mm。

2.2 配煤方案

根據(jù)原料測(cè)定的各項(xiàng)指標(biāo)，采用預(yù)測(cè)焦炭灰分、硫分、強(qiáng)度等指標(biāo)的方法，結(jié)合配煤原理，制定了配煤方案，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 配煤方案Table 2 Coal blending scheme

2.3 成型與炭化

將<1mm的各原料按照每個(gè)方案的配比稱得相應(yīng)的質(zhì)量，控制成型水分在10%左右。經(jīng)充分混合攪拌均勻后，裝進(jìn)成型模具中壓制成型。制備好的型煤在室內(nèi)放置一定時(shí)間后，將型煤放入高溫爐中炭化。炭化條件為升溫速率為3℃/min、炭化時(shí)間為3h、炭化終溫為950℃。

2.4 型焦質(zhì)量檢測(cè)

將每個(gè)方案炭化后的型焦進(jìn)行了灰分、揮發(fā)分、全硫含量、抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表3。

對(duì)照國(guó)家冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，16種配煤方案中，方案4、8、9、10、11、12、15和16煉得的型焦未達(dá)到國(guó)家冶金焦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；方案7煉得的型焦符合國(guó)家三級(jí)冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；方案1、2、3、5、6、13、14煉得的型焦符合國(guó)家二級(jí)冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在能煉得二級(jí)冶金焦的幾種方案中，方案1、2、3中型焦抗碎強(qiáng)度相對(duì)較小，而耐磨強(qiáng)度較大。方案5、6、13、14中，對(duì)照前面配煤方案，方案13和方案14加入黏結(jié)劑瀝青比例較大，分別為15%和10%；而方案5和方案6中，加入黏結(jié)劑瀝青比例均為5%；方案5中貧瘦煤配入比例為65%，方案6貧瘦煤配入比例為70%?？紤]到降低煉焦成本和充分利用弱黏結(jié)煤，最佳配煤方案定為方案6，即70%的貧瘦煤配入15%的1/3焦煤、10%的焦煤和5%的瀝青。

表3 不同方案下型焦有質(zhì)量指標(biāo)Table 3 The coke quality under different schemes

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，得到貧瘦煤、焦煤、1/3焦煤和無(wú)煙煤生產(chǎn)型焦的最佳配煤方案為：70%的貧瘦煤配入15%的1/3焦煤、10%的焦煤和5%的瀝青。在此配煤方案下，煉得的型焦各項(xiàng)指標(biāo)為：灰分12.77%、硫分0.47%、揮發(fā)分1.16%、焦炭的抗碎強(qiáng)度為96.60%、耐磨強(qiáng)度為3.24%，達(dá)到了國(guó)家二級(jí)冶金焦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。