蒙古國(guó)焦煤優(yōu)化配用技術(shù)研究

項(xiàng) 茹, 張雪紅, 薛改鳳, 鮑俊芳

(武漢鋼鐵(集團(tuán))公司研究院，湖北 武漢，430080)

隨著高爐大型化發(fā)展，對(duì)冶金焦質(zhì)量要求越來越高，但國(guó)內(nèi)煉焦煤資源日趨緊張，優(yōu)質(zhì)煉焦煤更加稀缺，嚴(yán)重影響著冶金焦質(zhì)量的提高，亟待尋找國(guó)外優(yōu)質(zhì)煉焦煤予以補(bǔ)充[1]。蒙古國(guó)煤炭資源豐富[2]，其煉焦煤具有低灰、低磷、黏結(jié)性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[3],目前已成為我國(guó)最大的進(jìn)口煉焦煤來源。但有關(guān)蒙古國(guó)焦煤煤質(zhì)及配用技術(shù)研究的報(bào)導(dǎo)尚不多見。為了有效利用進(jìn)口煉焦煤資源，掌握蒙古國(guó)焦煤煤質(zhì)特征和配用技術(shù)，本文對(duì)武漢鋼鐵(集團(tuán))公司(以下簡(jiǎn)稱武鋼)進(jìn)口的兩個(gè)不同礦點(diǎn)的蒙古國(guó)焦煤進(jìn)行煤質(zhì)檢驗(yàn)及配用試驗(yàn)，以期為武鋼合理利用進(jìn)口蒙古國(guó)焦煤資源提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)

試驗(yàn)原料為武鋼進(jìn)口的兩個(gè)不同礦點(diǎn)的蒙古國(guó)焦煤以及國(guó)內(nèi)不同煤質(zhì)的焦煤。煤的各項(xiàng)工業(yè)指標(biāo)分析按照GB211—2008、GB212—2007、GB214—2007、GB5447—1997、GB479—2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，煤的鏡質(zhì)組反射率測(cè)定方法按照GB/T6948—2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，基氏流動(dòng)度指標(biāo)檢測(cè)參照ASTMD1812—77標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

對(duì)中、低變質(zhì)程度黏結(jié)性較好的各單種煤在2 kg小型焦?fàn)t中進(jìn)行配煤結(jié)焦試驗(yàn)，控制煤的粒度為-2 mm，裝煤堆密度為0.75～0.77 g/cm3，以一定升溫速率升溫至950 ℃，保溫3 h，自然冷卻出焦。焦炭顯微結(jié)構(gòu)組成測(cè)試參照YB/T 077—1995《焦炭光學(xué)組織的測(cè)定方法》進(jìn)行，焦炭熱性能測(cè)定參照GB/T 4000—2008《焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度的測(cè)試方法》進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為1h。

2 結(jié)果與討論

2.1 煤質(zhì)分析

2.1.1 工業(yè)指標(biāo)

取兩個(gè)不同礦點(diǎn)的蒙古國(guó)焦煤煤樣(記為A礦煤、B礦煤)進(jìn)行工業(yè)指標(biāo)分析，并與武鋼正在使用的焦煤1#(優(yōu)質(zhì)焦煤)及其他焦煤煤樣(焦煤2#、1/3焦煤)進(jìn)行比較。 不同煤質(zhì)的焦煤工業(yè)分析指標(biāo)如表1所示。從表1中可看出：蒙古A礦、B礦焦煤揮發(fā)分略高于焦煤1#，其G值、Y值與焦煤1#接近。工業(yè)分析指標(biāo)分析表明，蒙古A礦、B礦焦煤常規(guī)指標(biāo)達(dá)到優(yōu)質(zhì)焦煤指標(biāo)要求，平均最大鏡質(zhì)組反射率為1.0%左右，變質(zhì)程度處于焦煤低限，接近于1/3焦煤。

表1 不同煤質(zhì)的焦煤工業(yè)分析指標(biāo)

2.1.2 流變性和膨脹性

不同煤質(zhì)的焦煤流變性和膨脹性如表2所示。從表2中可看出，蒙古國(guó)A礦、B礦焦煤膨脹度均高于焦煤1#、焦煤2#，其最大流動(dòng)度較焦煤1#低，塑性溫度區(qū)間窄。

表2 不同煤質(zhì)的焦煤流變性和膨脹性

2.1.3 成焦顯微結(jié)構(gòu)

單種煤成焦光學(xué)組織分布如表3所示。單種煤成焦顯微結(jié)構(gòu)如圖1所示。從表3和圖1中可看出，蒙古國(guó)焦煤成焦后的粗粒鑲嵌結(jié)構(gòu)較少(為38%～42%)，成焦顯微結(jié)構(gòu)特征類似于煤質(zhì)較優(yōu)的1/3焦煤[4]。

分析結(jié)果表明，蒙古國(guó)A礦、B礦焦煤變質(zhì)程度偏低，介于焦煤下限和1/3焦煤上限，其G值、Y值和膨脹度較高，塑性溫度區(qū)間窄，因此，其成焦顯微結(jié)構(gòu)特征也類似于1/3焦煤成焦相應(yīng)結(jié)構(gòu)。

表3 單種煤成焦光學(xué)組織比例(%)

(a)A礦煤 (b)B礦煤

(c)焦煤1#(d)1/3焦煤

圖1單種煤成焦顯微結(jié)構(gòu)

Fig.1Microstructureofcokes

2.2 蒙古國(guó)焦煤配用研究

將蒙古國(guó)焦煤替代焦煤1#、焦煤2#以及部分替代焦煤和1/3焦煤配用，配煤方案如表4所示。圖2、圖3分別為各配煤方案所制焦炭的熱性能和冷態(tài)強(qiáng)度。

表4 配煤方案(wB/%)

(a)熱反應(yīng)性

(b)熱反應(yīng)后強(qiáng)度

Fig.2Thermalpropertiesofcokesatdifferentcoalblendingschemes

(a)抗碎強(qiáng)度

(b)耐磨強(qiáng)度

Fig.3Coldstrengthofcokesatdifferentcoalblendingschemes

從圖2中可看出：方案2～方案5用蒙古國(guó)A礦煤、B礦煤替代焦煤1#、焦煤2#，其焦炭熱反應(yīng)后強(qiáng)度降低。這是由于相對(duì)于焦煤1#、焦煤2#，蒙古國(guó)煤膨脹度較高，流動(dòng)度較低，替代后的配合煤膨脹度明顯增大，加上其成焦粗粒鑲嵌結(jié)構(gòu)少，致使焦炭熱性能下降。方案6～方案7用蒙古國(guó)A礦煤、B礦煤部分替代1/3焦煤，其焦炭熱反應(yīng)后強(qiáng)度明顯增高。方案8對(duì)蒙古國(guó)焦煤配用進(jìn)一步優(yōu)化，降低焦煤和1/3焦煤用量，配煤所制焦炭熱反應(yīng)后強(qiáng)度較未加蒙古國(guó)煤所制焦炭強(qiáng)度有所增高。從圖3中可看出，配用蒙古國(guó)兩礦點(diǎn)焦煤對(duì)配煤所制焦炭冷態(tài)強(qiáng)度影響較小。

配用試驗(yàn)結(jié)果表明，用蒙古國(guó)焦煤完全替代優(yōu)質(zhì)焦煤，焦炭質(zhì)量有所下降；而采用蒙古國(guó)焦煤部分替代焦煤和1/3焦煤可以穩(wěn)定焦炭質(zhì)量。

3 結(jié)論

(1)蒙古國(guó)焦煤變質(zhì)程度偏低(介于1/3焦煤和焦煤之間)，G值、Y值和膨脹度較高，塑性溫度區(qū)間窄，成焦顯微結(jié)構(gòu)特征類似于1/3焦煤。

(2)用蒙古國(guó)焦煤完全替代優(yōu)質(zhì)焦煤，焦炭質(zhì)量有所下降，而采用蒙古國(guó)焦煤部分替代焦煤和1/3焦煤可以穩(wěn)定焦炭質(zhì)量。

[1] 孟慶波. 深化焦炭質(zhì)量研究 采用工藝和配煤技術(shù)措施控制焦炭質(zhì)量[C]∥2010年煤資源、焦炭質(zhì)量及其與高爐冶煉關(guān)系技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文匯編.北京：中國(guó)煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)，2010: 10-16.

[2] 曲思建. 進(jìn)口煉焦煤基本特征及其與中國(guó)煉焦煤的配伍性研究[C]∥第7屆中國(guó)煉焦技術(shù)及焦炭市場(chǎng)國(guó)際大會(huì)論文匯編.北京：中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)，2009：154-161.

[3] 李剛. 蒙古國(guó)進(jìn)口焦煤的現(xiàn)狀及前景分析[C]∥第10屆中國(guó)煉焦技術(shù)及焦炭市場(chǎng)國(guó)際大會(huì)論文匯編.北京：中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)，2012：152-173.

[4] 項(xiàng)茹， 陳鵬，薛改鳳. 關(guān)于1/3焦煤煤質(zhì)差異研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)， 2008，36(11)：105-108.