煉焦新資源開發(fā)與配煤試驗研究

劉君紅 徐 芹 陳 影 胡紅玲

（1.內(nèi)蒙古包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古包頭，014010；2.內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司焦化廠，內(nèi)蒙古包頭，014010）

某鋼鐵公司提出將鋼鐵產(chǎn)能擴大到700萬噸以上，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，以提高市場競爭力的奮斗目標。作為煉鐵生產(chǎn)提供燃料的焦化廠，在這次產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整中，面臨著重大的機遇與挑戰(zhàn)。如何做好焦炭質(zhì)量的提高，滿足煉鐵生產(chǎn)的需要，是擺在某鋼鐵公司焦化廠面前不容回避的重要課題。

焦炭作為高爐爐料的重要組成部分，對高爐冶煉有決定性作用。所以，焦炭質(zhì)量的好壞直接影響鋼鐵質(zhì)量，只有提升焦炭質(zhì)量才能提高鋼鐵質(zhì)量。焦化廠對煉焦新煤種和新資源進行了配煤試驗，實現(xiàn)了焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定［1－6］，確保了高爐生產(chǎn)的順行。

1 配煤煉焦使用的技術(shù)手段

低質(zhì)煤煉焦的試驗主要通過小焦爐煉焦試驗和鐵箱試驗兩種方式進行。其中小焦爐配煤煉焦試驗是焦化廠長期以來采用的主要煉焦試驗手段，為了保證本次大型試驗數(shù)據(jù)的準確性，增加對照參考數(shù)據(jù)，同步進行大焦爐鐵箱配煤煉焦試驗。

1.1 鐵箱試驗的原理

將制備好的配合煤放入密閉鐵箱，裝入正在生產(chǎn)的焦爐，按生產(chǎn)焦爐實際煉焦條件煉制焦炭，以所得焦炭的各項質(zhì)量指標作為評定指標，對試驗煉焦煤樣作出結(jié)焦性的評價。

1.2 鐵箱的制作

（1）直徑φ390mm，高500mm，材質(zhì)為普通鋼板，厚2mm。

（2）鐵箱的底面、側(cè)面和頂面均需轉(zhuǎn)孔，孔徑φ＝10mm，孔距S＝30mm，孔的排列按正三角形結(jié)構(gòu)排列。

（3）鐵箱要制作成上開式，且要有封蓋結(jié)構(gòu)。

1.3 鐵箱配煤煉焦的工藝指標

（1）裝爐煤水分：10%。

（2）裝爐煤細度：（＜3mm%）80%—85%。

（3）一次裝煤量（45±2）kg（干基）。

（4）火道溫度：執(zhí)行焦爐正常加熱溫度，要求直行溫度系數(shù)≥0.85，橫墻溫度系數(shù)≥0.85。

（5）裝爐煤堆密度：0.75t/m3。

1.4 鐵箱配煤試驗煤樣的配制

（1）測定各種煤水分按國標進行。

（2）根據(jù)配煤比和各單種全水分含量，計算出每種煤的實際配入量。

（3）根據(jù)配煤比、單種煤的全水分含量及配合煤的總水分含量，計算出應(yīng)往配合煤中加入的水量。

（4）分別稱出各單種煤加入量準確至0.05kg?；旌虾螅瑢?yīng)加的水量均勻地噴灑在配料中，邊噴灑邊混三次，然后堆成圓錐形，壓實。放置十分鐘后，再混三次即可裝箱。

1.5 鐵箱試驗的裝爐和出爐

（1）選擇加熱制度控制良好且爐墻未有變形的的焦爐炭化室。

（2）待炭化室裝煤到1/2時，將裝好煤的鐵箱從焦爐的焦側(cè)裝煤孔裝入焦爐炭化室，盡可能保持鐵箱的垂直度。

（3）焦炭成熟后，使用濕熄車接焦進行水熄焦，熄焦后從晾焦臺取回鐵箱，對焦炭進行試驗分析。

（4）熄焦后，鐵桶可能卡在熄焦車車門處，需組織相關(guān)人員及時從熄焦車內(nèi)取出，且必須保證桶內(nèi)焦炭不能灑落。

在制定配煤方案時使用了巖相模擬配煤的技術(shù)，將各單種煤的巖相圖形按其計劃配比在電腦上進行合成，分析所得配合煤巖相圖形的分布是否合理。

2 配煤方案研究的總體情況

課題攻關(guān)目標要求7m大焦爐的焦炭質(zhì)量指標達到以下要求：M40≥88%，M10≤6.2%，Ad≤12.3%，Std≤0.65%，CRI≤26%，CSR≥65%。從試驗情況來看，焦炭機械強度方面，由于試驗用20kg小焦爐焦炭的M40、M10與大焦爐焦炭之間沒有回歸方程，無法直接測算出大焦爐焦炭的M40、M10理論值，但根據(jù)實驗數(shù)據(jù)結(jié)合經(jīng)驗預(yù)測，目前配煤方案7米大焦爐焦炭完全有可能達到M40≥88%、M10≤6.2%的設(shè)計要求。焦炭熱性能方面，根據(jù)以往經(jīng)驗，20kg小焦爐焦炭的CSR值在40左右時，對應(yīng)配比6米焦爐實際生產(chǎn)干熄焦炭CSR值可以達到65左右，目前配煤方案7米大焦爐焦炭完全有可能達到CRI≤26%、CSR≥65%的設(shè)計要求。依據(jù)試驗數(shù)據(jù)，預(yù)計焦炭灰分能夠滿足課題目標Ad≤12.3%的設(shè)計要求。課題組立足現(xiàn)有煤源，在保證7米大焦爐順利開工達產(chǎn)的同時，通過加大對新煤種尤其是進口煤的試驗，研究焦炭各項質(zhì)量指標都滿足課題目標要求的配煤方案，給7米大焦爐今后生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

3 所開展的配煤試驗

結(jié)合焦炭質(zhì)量指標要求和7米焦爐的特性，尤其是新焦爐開工時加熱制度不穩(wěn)定等特殊情況，以確保生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)焦炭滿足煉鐵大容積高爐開工需要為目標，擬定了6個配煤方案，進行了小焦爐試驗研究，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，各方案焦炭灰分較低，低于12%，滿足課題目標要求；焦炭冷熱強度較高，能夠滿足課題目標要求。具體數(shù)據(jù)如下：

3.1 配比情況

方案1是根據(jù)長期配煤經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)，制定了幾乎肯定能達到大容積焦爐較高質(zhì)量要求的方案，方案2減少了大同和鎮(zhèn)城底等優(yōu)質(zhì)煤的配入量，加大蒙古和烏肥的配入。方案3在繼續(xù)減少山西優(yōu)質(zhì)煤配入量的前提下，加大了西部煤的配比。通過配比的變化，研究焦炭質(zhì)量的變化。

表1 配合煤配比

3.2 各方案配合煤分析情況

按照配比要求進行了配煤，并對各方案開展了工業(yè)分析、硫分、粘結(jié)指數(shù)、巖相分析等指標的檢測，具體分析情況見表2。

表2 配合煤指標檢測結(jié)果

3.3 焦炭研究分析部分

對鐵箱焦炭進行工業(yè)分析和強度的檢驗，具體分析情況見表3。

從試驗焦炭工業(yè)分析指標看，1、2、3方案焦炭灰分都較低，滿足課題目標要求。

由鐵箱試驗焦炭熱強度分析（表4），方案1在大量配入山西優(yōu)質(zhì)煤的情況下，焦炭強度最好，方案2和方案3逐步減少了優(yōu)質(zhì)煉焦煤的配入量，各方案焦炭強度整體水平較好，能夠滿足課題目標要求。

表3 焦炭指標檢測結(jié)果

4 試驗成果在生產(chǎn)上的應(yīng)用

根據(jù)試驗成果，結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，焦化廠調(diào)整了9－10＃焦爐生產(chǎn)配比，加入了蒙古煤，使9－10＃焦爐生產(chǎn)配比中山西優(yōu)質(zhì)主焦煤和肥煤的總配比下降了2%。配比變化前后配合煤和焦炭質(zhì)量狀況見表5。

由表中統(tǒng)計數(shù)據(jù)可見，配比變化后，配合煤的G值小幅下降，Y值稍有提高，焦炭冷熱強度保持了穩(wěn)定。

表4 鐵箱試驗焦炭熱強度分析

實際生產(chǎn)配比調(diào)整后，焦炭質(zhì)量保持了穩(wěn)定，試驗成果的應(yīng)用取得了明顯的效果。下一步焦化廠將繼續(xù)推進新煤種開發(fā)和配煤試驗工作，力爭取得更大的成果，進一步降低配煤成本。

表5 9＃－10＃焦爐加入蒙古后焦炭質(zhì)量對比情況

［1］張代林，余亮，鄭明東.煉焦煤的煤巖特征對其結(jié)焦性質(zhì)的影響［J］.鋼鐵，2009，44（1）：15－18.

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