2010第四届焦化年会论文集 (6)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 77 贫瘦煤与不同炼焦煤配伍性研究 项 茹 薛改凤 鲍俊芳 陈 鹏 武汉钢铁（集团）公司研究院，湖北 武汉， 430080 【 摘 要 】 对细粉碎后贫瘦煤，与气肥煤、肥煤、 1/3 焦煤及焦煤按重量比 1:1 进行配伍共结焦实验。研究结果表明： 在保证焦炭质量的前提下，要提高贫瘦煤的配入量，必须有充足的肥煤和气肥煤配入量，适度限制焦煤 和 1/3 焦煤 的配入量 ；1/3 焦煤在结焦过程中的膨胀性 和流动性 远远低于气肥煤和肥煤 ，因此其 与贫瘦煤共结焦结果 不同于常规的结焦 机理 。 【 关键词】 煤 结焦 强度 性能 机理 炼焦 煤资源日益紧缺， 开拓并应用新的配煤技术，合理利用煤炭资源并拓宽炼焦煤资源，成为我国优化和节约炼焦煤，提高煤炭资源利用效率的重要途径。近年来， 根据 武钢的来煤情况反映出：瘦煤贫瘦化现象严重 ，如五阳瘦煤 粘结指数 由原来的 45下降到现在 的 20以下， 而且随着煤层采掘深度加深， 瘦煤继续瘦化的现象会更加严重 。因此， 贫瘦煤参与配煤炼焦的合理技术也是 炼焦技术行业 急需解决的问 题，目前各企业大多采用优化配煤或预粉碎等炼焦新工艺进行配用 1论文对贫瘦煤细粉碎后，与高 煤、 1/3焦煤及焦煤共结焦配伍性能进行比较研 究。 验原料的选取 试验用煤种：鹤壁贫瘦煤、新汶气肥煤、两渡肥煤、七矿 1/3焦煤、八矿焦煤。各单种煤工业分析结果见表 1。 表 1 工业分析 试样名称 % % G X /t,d /% 鹤壁北贫瘦煤 8 23 2 汶气肥煤 8 2 渡肥煤 2 21 26 矿 1/3 焦煤 4 矿焦煤 0 16 21 验方法 的工业指标分析按照国标进行。 焦试验用 1将 细粉碎到 煤、 1/3焦煤、焦煤按 1:1比例配比， 进行共结焦小型坩埚试验，温度控制 250 以前升温 45/ 250700 升温 3/700950 升温 4/ 950 恒温 34h，自然冷却后的焦样进行各项结构性能测定。 炭热性能：参照国标 4000焦炭反应性与反应后强度的测试方法进行。热反应性炉采用新国标推荐的武钢研究院研制的以耐碱蚀的刚玉管为反应器的新型炉子，反应时间为 1h，其它条件同国标。 炭结构强度 5：参照原苏联 36燥焦炭样 50入内径为 305管中，同时放入直径为 15钢球 5 个。以 25+速度旋转 800 转，取出样品后，用 1筛上物质量占入鼓焦炭质量的百分数作为结构强度（ 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 78 焦炭显微强度：取 焦样 2g，放入内径为 305时放入直径为 82个，以 25+00转，取出样品后，用 方孔筛在振筛机上振筛 4 1、 2作为显微强度（ 炭光学组织测试：参照 077炭光学组织的测定方法 规程，将各焦块制取焦样，再进行光片制作，并采用数点统计法用德国进口的 200显微镜进行焦炭光学显微结构测试。 构强度和显微强度的变化 细粉碎后 的贫瘦煤分别与气肥煤、肥煤、 1/3 焦煤、焦煤共焦焦炭 的 显微强度和 结构强度 分析 结果见表 2。 表 2 贫瘦煤与不同炼焦煤共焦焦炭强度 配煤 添加煤种 贫瘦煤：焦煤 (肥煤或气肥煤 )=1： 1 焦煤 ：气肥煤由于结焦过程中生成的液相具有更 优异的流动性，可最大限度地包围贫瘦煤惰性粒子，结构强度最大。肥煤生成的液相流动性稍次于气肥煤，与贫瘦煤共焦的结构强度低于气肥煤高于焦煤，由于肥煤成焦以粗粒镶嵌为主，而气肥煤以细粒镶嵌为主，共焦的显微强度肥煤最高。焦煤与 细粉碎 的贫瘦煤共结焦时的相互结合力较小，共焦结构强度 较低 。 1/3 焦煤与细粉碎后的贫瘦煤共焦的显微强度与焦煤相近，但结构强度明显低于其它煤种。 性能变化 表 3 贫瘦煤与不同炼焦煤共焦焦炭热性能 配煤 添加煤种 贫瘦煤：焦煤 (肥煤或气肥煤 )=1： 1 焦煤 ：肥煤与贫瘦煤共结焦时反应性较低，而反应后强度较高。气肥煤由于成焦生成细粒镶嵌，与贫瘦煤共焦时的反应性较高，但反应后强度与配焦煤时相当。焦煤与贫瘦煤共焦反应性最低，但反应后强度却与气肥煤共焦的结果相当，这种结构的焦炭若在高炉内反应，会留下较多未反应的焦粉，该结果说明焦煤与贫瘦煤配伍性较差，这两种煤配伍时各自的优点不能发挥，而各自的缺点却得以表现。 1/3 焦煤与贫瘦煤共焦的焦炭反应性与其它煤种相近，但反应后强度远低于其它煤种与贫瘦煤的组合。 由此可见：在保证焦炭质量的前提下，要提高贫瘦煤的配入量，必须有充足的肥煤和气肥煤配入量，适度限制焦煤和 1/3焦煤的配入量。 瘦煤与不同炼焦煤共结焦的机理研究 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 79 微结构分析 气肥煤 +贫瘦煤 肥煤 +贫瘦煤 图 1 贫瘦煤与气肥煤、肥煤供焦显微结构图 从 图 1气肥煤、肥煤与贫瘦煤共焦 显微结 构图 可以看出 ：当贫瘦煤的粒度 细粉碎后 ，成焦的显微结构单元不再完整，破裂成较小尺寸，较好地成为气肥煤 、肥煤 结焦中心，即大部分结构单元被气肥煤 、肥煤结焦成的细粒镶嵌所包围。 焦 煤 +贫瘦煤 1/3 焦煤 与贫瘦煤 图 2 贫瘦煤与焦煤、 1/3 焦煤煤供焦显微结构图 从图 2中可以看出 1/3焦煤 、焦煤 与 细 粉碎后的贫瘦煤共结焦时出现了大量的分散的互不接触的煤粒成焦结构 ， 1/3焦煤、焦煤与贫瘦煤界面结合也较弱，所以其与贫瘦煤 结合的结构强度与显微强度也较弱。 同炼焦 煤膨胀性 和流动性比较 七矿 1/3 焦 煤 、气肥煤、肥煤 、焦煤的粘结指数均达 85 以上， Y 值也达 20 以上，但其胶质体性质存在较大差异，对各煤样 做奥亚膨胀度 和基氏流动度 分析，结果 见 表 4所示 。 表 4 不同炼焦煤的膨胀度与流动度 试样名称 奥亚 膨胀度 b/% 最大基氏流动度 矿 1/3 焦 684 气肥煤 02864 肥煤 0468 焦煤 86 从表 4 结果显示 ，不同炼焦煤虽然粘结指数接近，但膨胀性和流 动性差异较大， 1/3 焦煤 和焦煤 在结焦过程中的膨胀性 和流动性 远远低于气肥煤和肥煤。 1/3 焦煤 与 贫瘦煤共结焦过程中分散的惰性煤粒由于没有足够的 膨胀 力 推动 其与 1/3焦煤煤粒进行充分接触、结合 ；另外 1/3焦煤高温下流动性也远远低于气肥煤和肥煤，这使 1/3焦煤不能很好发生位移与贫瘦煤充分接触；这 使得 成焦 结合强度变弱甚至不产生结合，造成焦炭性能较差 。 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 80 瘦煤配伍性改性研究 通过以上分析可知，贫瘦煤与气肥煤、肥煤配伍性较好、与 1/3 焦煤配伍性较弱； 1/3 焦煤作基础煤配煤时，若贫瘦煤配入比例较高，易使焦炭质量劣化。 1/3焦煤在高比例瘦煤配用情况下合理的配煤技术，可以探索提高配合煤的堆比重和调节配煤膨胀性。 加 堆比重对贫瘦煤与 1/3焦煤共结焦结果影响 堆比重 a 堆比重 b 堆比重 c 图 3 1/3 焦煤与贫瘦煤在不同堆比重下共焦焦炭显微结构 (堆比重 abc) 从 图 3不同堆比重下所形成焦炭的显微结构来看，堆比重为 ，煤粒之间相互结合充分，很少 见到堆比重为 说明煤粒之间 的紧密 度对焦炭质量的影响 较 大。 胀性调节探讨 用 一定量的 气肥煤、肥煤和焦煤分别替代 1/3焦煤进行 配煤炼 焦 实 验，结果 见图 4。 图 4 不同煤种对 1/3焦煤与贫瘦煤共焦的改性结果图 从图 4中可以看出，气肥煤对 1/3焦煤和贫瘦煤共结焦的改性效果最好，特别是对所得焦炭的热反应后强度 10改善效果非常显著。 瘦煤与气肥煤、肥煤的配伍性较好。 贫瘦煤 细粉碎到一定粒度 ，成焦的显微结构 单元不再完整，破裂成较小尺寸，较好地成为气肥煤 、肥煤 结焦中心。 瘦煤与 1/3焦煤、焦煤的配伍性较差。 贫瘦煤 细 粉碎后 与 1/3焦煤 、焦煤 共焦时出现大量分散的互不接触的煤粒成焦结构 。 1/3焦煤在结焦过程中的膨胀性 和流动性 远远低于气肥煤和肥煤 ，这 使得 1/3 焦煤 与贫瘦煤不能充分接触 、结合 ，这 使得 成焦 结合强度变弱，造成焦炭 热 性能较差 。可通过增加配煤堆比重及膨胀性进行调节研究。 参考文献 1李德勇，王晨 . 配贫瘦煤炼焦的探讨与实践 J. 煤化工， 2003（ 2）： 17 炭性能指标指标值%气肥煤 肥煤 焦煤2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 81 2冯书辉，何 选明 . 利用瘦