探討煉焦配合煤的最佳配比問(wèn)題

摘 要：本文對(duì)煉焦配合煤的最佳配比問(wèn)題進(jìn)行探究，由煉焦配煤?jiǎn)栴}的探究方法展開(kāi)論述，分析了不同種類的煤在煉焦過(guò)程中的作用，進(jìn)而依據(jù)煉焦的工藝以及煉焦的相關(guān)環(huán)節(jié)論述了配煤在其中的不同指標(biāo)。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)于煉焦配合煤中瘦煤、焦煤、肥煤等不同煤種的最佳配比進(jìn)行探究，以此為不同煤種以及不同煉焦環(huán)節(jié)中配合煤的有效應(yīng)用提供參考，進(jìn)而優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，維護(hù)煉焦生產(chǎn)的科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：煉焦;配合煤;配比

在煉焦的過(guò)程中，合理的煤炭資源配比可以提升生產(chǎn)的合理性與規(guī)范性，進(jìn)而促進(jìn)煉焦質(zhì)量的提升，并且保證煤資源的有效應(yīng)用。煤資源在多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用性，但在適用的過(guò)程中，需要對(duì)于煤資源進(jìn)行有效的配比，以此加深煤資源的應(yīng)用性。配煤比就是配煤方案，使用幾種不同煤種按照一定配入比例混合成配合煤，配合煤指標(biāo)基本是各煤種的指標(biāo)與其相應(yīng)配入百分比乘積的加和運(yùn)算。

1 煉焦配合煤配比問(wèn)題的研究方法

煤是煉焦過(guò)程中的主要原料之一，在進(jìn)行煉焦的過(guò)程中，煉焦配合煤的最佳配比問(wèn)題是提升煤資源利用率以及保證焦炭應(yīng)用質(zhì)量的重要組成部分。為保證煤的最佳配比，需要在進(jìn)行配合煤應(yīng)用的過(guò)程中，針對(duì)煤的配比，進(jìn)行科學(xué)的測(cè)定。在此過(guò)程中，由于煉焦化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，要應(yīng)用理論進(jìn)行配煤?jiǎn)栴}的解決難以實(shí)現(xiàn)，因此要通過(guò)統(tǒng)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的綜合運(yùn)用，形成有效的解決方法。此外，還有部分學(xué)者在統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行配煤?jiǎn)栴}的探究，如線性規(guī)劃法、單純形--點(diǎn)陣法等。應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行探究的過(guò)程需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)，在二種或者三種原料煤的情況下會(huì)更為適用。通常依靠對(duì)于各單種煤的極限比例來(lái)對(duì)于焦炭強(qiáng)度進(jìn)行控制，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，由于煤質(zhì)變化或煤種不足，會(huì)對(duì)于焦炭的質(zhì)量形成一定的影響，這時(shí)要盡可能多的利用庫(kù)存進(jìn)行配比的調(diào)整。在配比變化后，需要對(duì)于配合煤的灰分、硫分、揮發(fā)分等進(jìn)行計(jì)算，以滿足實(shí)驗(yàn)的基本要求。

2 不同種類煉焦煤在配煤中的作用

2.1 氣煤

加熱氣煤生成的膠質(zhì)體量較大，并且這種膠質(zhì)體的穩(wěn)定性不足，以及出現(xiàn)分解。此外，氣煤由半焦形態(tài)轉(zhuǎn)化成焦炭的過(guò)程，會(huì)出現(xiàn)較多的揮發(fā)物，這就導(dǎo)致了氣煤的收縮程度較大，其在演化過(guò)程中會(huì)生成較多的焦炭縱裂，并且這種揮發(fā)物塊度較小，機(jī)械強(qiáng)度較若。

2.2 肥煤

肥煤加熱過(guò)程中出現(xiàn)的膠質(zhì)體較多，其具有較好的熱穩(wěn)定性，這就決定了在肥煤成焦時(shí)具有較好的熔融性。但同時(shí)，肥煤成焦的過(guò)程中，其內(nèi)部的應(yīng)力會(huì)逐漸松散，進(jìn)而出現(xiàn)大量的橫裂紋。肥煤是配煤的重要組成部分，具有較好的作用，因此，通常肥煤被視作基礎(chǔ)煤。

2.3 焦煤

煉焦煤是一種擁有中等揮發(fā)分以及中等膠質(zhì)層的主焦煤，在單獨(dú)煉焦的過(guò)程中，會(huì)生成熱穩(wěn)定性良好的的膠質(zhì)體，進(jìn)而使其可以煉制出塊狀大、裂紋少、耐磨性較高的焦炭。工業(yè)尚不發(fā)達(dá)的階段，通常應(yīng)用焦煤進(jìn)行單獨(dú)煉焦，但在現(xiàn)代室式焦?fàn)t中應(yīng)用焦煤進(jìn)行單獨(dú)煉焦會(huì)因其收縮程度不足以及膨脹負(fù)荷過(guò)大，而產(chǎn)生推焦困難的情況，甚至?xí)?duì)于焦?fàn)t造成損毀。

2.4 瘦煤

加熱瘦煤生成的膠質(zhì)通常體量不多，但其形成的焦炭具有較大的塊度，而且產(chǎn)生的裂紋較少，但一般沒(méi)有耐磨性。在配煤的過(guò)程中融入瘦煤可以起到提升焦炭塊度的作用。

3 煉焦過(guò)程對(duì)配合煤的總體要求

3.1 主要的煉焦工藝

傳統(tǒng)的配煤煉焦法是通過(guò)不同媒種的一定比例配比來(lái)實(shí)現(xiàn)，其配比一般為氣煤25%，肥煤15%，瘦煤10%，主焦煤和1/3焦煤50%，配合后可燃基揮發(fā)分約為25%。搗固煉焦是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新的煉焦工藝，可增加氣煤或弱粘煤配比，氣煤配比可配到65%以上，配合后干燥無(wú)灰基揮發(fā)分為29%-34%，水分為9%-11%，具有良好的焦炭強(qiáng)度。

3.2 煉焦不同環(huán)節(jié)的配煤指標(biāo)

3.2.1 配煤灰分

配煤中的灰分在煉焦后全部殘留于焦炭中，成為生產(chǎn)冶金焦的主要質(zhì)量指標(biāo)之一，因此應(yīng)當(dāng)控制配煤的灰分。煤的成焦率一般在75%左右。因配煤中灰分全部轉(zhuǎn)入焦炭中，所以焦炭的灰分要比配煤灰分高1.3倍左右。在生產(chǎn)上要求配煤灰分小于10%。

3.2.2 配煤硫分

硫分煤中通常以黃鐵礦、硫酸鹽和硫的有機(jī)化合物三種形式存在。通常洗選一般只能除去黃鐵礦硫，而配煤中的硫會(huì)存在85%到90%殘留于焦炭中。這就表示配煤中的硫分越低越好，煉焦配煤的硫分一般應(yīng)小于1.0%。

3.2.3 配煤揮發(fā)分

受資源限制，我國(guó)煉鋼焦配煤中的氣煤用量一般較高，頂裝機(jī)焦配煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分一般在25%-30%。部分焦化廠配煤揮發(fā)分可以達(dá)到32%。近年來(lái)，按照我國(guó)肥煤、主焦煤緊俏的資源情況，大力推廣搗固煉焦新工藝，氣煤配比可以達(dá)到75%，配煤干燥無(wú)灰基揮發(fā)分超過(guò)34%。

4 配合煤不同煤種的最佳配比實(shí)驗(yàn)

4.1 瘦煤配比

在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)于瘦煤調(diào)整配比實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行折線圖的繪制，在此過(guò)程中，通過(guò)對(duì)于折線的比較可以看出肥煤與焦1煤的配比保持恒定僅對(duì)于瘦煤、1/3煤或焦2進(jìn)行調(diào)整的情況下，可以看出瘦煤的配比為12%-14%時(shí)，冶金焦M40、M10、CSR的狀態(tài)平穩(wěn)升高，其狀態(tài)位于較為穩(wěn)定的水平，并且其相關(guān)性能較強(qiáng);在瘦煤配比處于1%的階段時(shí)，其冷熱強(qiáng)度的相關(guān)指標(biāo)處于最優(yōu)狀態(tài);當(dāng)瘦煤配比在1%以下與處于15%以上時(shí)，冶金焦M40、M10及熱強(qiáng)度的相關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)明顯的下降，并且這種狀態(tài)不足以滿足實(shí)際生產(chǎn)的基本需求。通過(guò)對(duì)于上述瘦煤配比實(shí)驗(yàn)的相關(guān)分析可以看出，瘦煤的最佳配比通常為14%。因此，圍繞這一比例，在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，瘦煤配比要控制在一個(gè)科學(xué)的范圍內(nèi)，偏高或偏低的態(tài)勢(shì)，均會(huì)對(duì)焦炭的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響[1]。

4.2 焦煤配比

通過(guò)對(duì)于焦1煤、焦2煤的配比調(diào)整形成針對(duì)于焦炭冷熱強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出肥煤、1/3煤以及瘦煤配比恒定時(shí)，僅調(diào)整焦1、焦2，會(huì)發(fā)現(xiàn)焦炭抗碎強(qiáng)度M40以及反應(yīng)后強(qiáng)度會(huì)隨著焦1煤配量的增加而提升，且相關(guān)性較好，但焦1煤配比維持在31%到39%區(qū)間時(shí)，M10的指標(biāo)保持不變?？梢钥闯?，焦1煤配比的提升，可以促進(jìn)焦炭M40和CSR的提升，出于焦炭質(zhì)量以及降低配煤成本的考量，需要在生產(chǎn)過(guò)程中，將焦1煤配比控制在31%到35%區(qū)間。

4.3 肥煤配比

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將肥煤的配比由4%提升至24%，焦炭的抗碎強(qiáng)度M40具有拋物線型的變化趨勢(shì)，并且肥煤配比為1%處呈現(xiàn)最大值，此時(shí)M4020為61%，M2520為86.5%。

此外，肥煤配比增加或降低都會(huì)使得M40出現(xiàn)下降的情況，當(dāng)配比提升至24%時(shí)，會(huì)出現(xiàn)最小值，此時(shí)M4020僅為55%。當(dāng)肥煤配比在14%以下時(shí)，M10指標(biāo)下降明顯，其降幅為12%時(shí)，M10下滑至8.2%，肥煤配比在14%到24%時(shí)，M10隨肥煤配比的增加而提升，但變化幅度不大。肥煤配比處于14%到24%區(qū)間時(shí)，其冶金焦熱強(qiáng)度較優(yōu)，在肥煤配比為18%時(shí)，熱強(qiáng)度指標(biāo)為最優(yōu)值 [2]。

綜上所述，為保證煉焦過(guò)程中配煤的有效應(yīng)用，需要在進(jìn)行煉焦時(shí)針對(duì)于配合煤的配比通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精準(zhǔn)的探究，進(jìn)而保證不同煤種在煉焦過(guò)程中的有效運(yùn)用，以此形成完善的煉焦生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有效提升煤的利用效能。在配合煤中，瘦煤的最佳配比為11%-14%;在焦煤中，31%-35%的煤配比可以在降低成本的同時(shí)，有效提升煉焦的強(qiáng)度;肥煤控制在14%-18%可以獲得有效的冶金焦熱強(qiáng)度，進(jìn)而滿足生產(chǎn)的基本需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉洋，李東濤，馬超，等.配合煤的水分和堆密度對(duì)焦炭質(zhì)量的影響[J].燃料與化工，2020，51（04）：5-9.

[2]程歡，王新東，曾義君，等.配合煤配比對(duì)焦炭綜合熱性質(zhì)的影響[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2020，43（01）：65-71.

作者簡(jiǎn)介：

喬乾（1986- ），性別：男，民族：滿，籍貫：天津人，學(xué)歷：本科，現(xiàn)有職稱：助理工程師，研究方向：化工工藝。