优化配煤结构和炼焦煤资源的研究

1、总第157期2007年第1期河北冶金H EB EI M ETALLU R G YTo tal 1572007,N um ber 1优化配煤结构和炼焦煤资源的研究吕桂双1,郑美荣1,王福先2(11宣化钢铁集团有限责任公司技术中心,河北宣化075100;21宣化钢铁集团有限责任公司焦化厂,河北宣化075100摘要:结合宣钢周边地区及国内外炼焦原料煤的资源状况,进行了扩大炼焦煤资源、优化配煤结构的实验室研究,并在工业生产上得到成功应用,提高了焦炭质量,大幅度降低了炼焦成本。关键词:配煤;炼焦;资源中图分类号:TF 053文献标识码:A文章编号:1006-5008(200701-0019-05O PT

2、I M IZA TI ON O F COAL BL END I N G STRUC TU R E AND CO KI NG -COAL R ESOU RC ELU G ui -shuang 1,ZH EN G M ei -rong 1,W AN G Fu -xian2(1.Technique C enter,X uanhua Iron and S teel G roup C o .,L td .,Xuanhua,H ebei,075100;2.C okingP lant,X uanhua Iron and S teel G roup C o .,L td .,X uanhua,H ebei,0

3、75100A bstract:A ccording to the coal resource for coking around Xuan S teel and abroad and at hom e,the lab re 2search about expanding coking coal resource and op ti m izing coal blending structure is conducted and used successfully in industrial p roduction .A s the result the coke quality got i m

4、 p roved,cost reduced .Key W ords:coal blending;coking;resource收稿日期:2006-12-23表8配粘结剂前后炼焦煤、配合煤质量对比时间灰分/%挥发分/%硫分/%Y /mmG进厂炼焦煤配NL 前(1-6月101532818001871880配NL 后(7-12月101422712801901672配合煤配NL 前(1-6月10175281790188171684配NL 后(7-12月10109271110187211076表9配粘结剂前后焦炭质量对比灰分/%硫分/%M 40/%M 10/%CR I/%CSR/%冶金焦气孔率/%冶金焦

5、气孔壁厚度/m配粘结剂前16月13168017779177173515531358128018配粘结剂后712月121770176811971025604916120191由上表看出配入粘结剂后,配合煤、冶金焦质量指标明显改善,其中配合煤的灰分降低0166%、硫分降低011%,胶质层厚度Y 提高314mm;冶金焦:灰分降低0191%,硫分降低0101%;冷强度M 40提高212%、M 10改善017%;热强度CSR 提高617%、热反应性CR I 改善1015%。另外配入粘结剂后配煤结构发生了较大改变,其中肥、焦煤总配比由原来的51%降低为37%,减少肥、焦煤14%,1/3焦、瘦煤总配比增加1

6、3%,配煤成本降低1716元/t 。3结论通过半年的生产实践证明,由于煤粘结剂低灰、强粘结的特性,大大降低了配合煤的灰分,使冶金焦炭的灰分大幅度降低。另外由于粘结剂的配入,使配合煤的抗风险能力增强,当某种炼焦煤质量不稳定或质量较差时,焦炭质量能够相对保持稳定。配粘结剂后,冶金焦冷强度、热性能指标得到大幅改善,为高炉顺行、降低焦比起到了积极作用。建议粘结剂配比应根据市场、资源、成本状况做好优化配煤,目前宣钢已形成了一套较为完整的优化配煤体系,煤焦系统紧紧围绕原料市场、资源、质量、成本总体状况,合理优化配煤结构适时调整配比,在保证焦炭质量稳定、高炉顺行的基础上,最大限度地降低配煤成本。91总第15

7、7期HEB EI YEJ I N1前言2005年5月宣钢成立了煤资源质量优化小组,优化小组根据配煤炼焦原理、煤的成焦特性,结合宣钢周边地区及国内外炼焦原料煤的资源状况,进行了大量优化配煤结构、扩大炼焦煤资源的实验室研究,确定了适合宣钢目前资源状况的高质量、低成本的配煤结构,在生产中得到成功应用。2优化前宣钢配煤结构及冶金焦质量宣钢炼焦煤供煤基地主要以周边地区山西、内蒙古、开滦国有统配煤矿为主,其它民营矿点作为主焦煤、肥煤的补充。这些地区1/3焦煤、气煤、弱粘煤资源丰富,肥煤、主焦煤资源紧张采购价格高。近几年炼焦配煤主要以肥煤、焦煤、1/3焦煤为主,弱粘性煤、瘦煤配量少,在优化配煤实验研究、配煤

8、结构等方面存在较大差距,配煤成本高、焦炭质量指标较差。具体配煤结构见表1。表1炼焦配煤结构比较%时间肥煤1/3焦煤进口煤焦1煤瘦煤弱粘煤2003年2530-39422004年252553951 2005年1月至5月25258375-累计252743951由表1可看出:宣钢炼焦配煤中,资源少价格高的肥煤、焦煤、进口煤配比高达68%,而价格低的瘦煤、弱粘煤配比仅占总配比的6%。表2为宣钢焦炭6项主要质量指标与同行的比较,存在差距较大。为此,进一步优化配煤结构、扩大炼焦煤资源、提高焦炭质量的研究与实践势在必行。表2宣钢焦炭质量与其它企业的比较%企业S td A d CR I CSR M40M10宣钢

9、(2003年017913169321453158017717宣钢(2004年018413199331953178113716宣钢(2005年1月-5月017713168351553138010716宝钢(2005年015711186231565128815514首钢017612141241366118117713邯钢015712148310710唐钢0182131208018710中钢(台湾(1999年01491017920126681858512614光阳(韩国,1999年01531018666150大分(日本,1999年0155111182614062150雷德卡(英国,1999年0160

10、10100241006710087116123优化配煤结构、扩大炼焦煤资源311增加单种煤质量检验在2005年6月份之前,进厂炼焦煤只进行工业分析、G、Y值的检验,为了进一步掌握各单种煤的结焦特性、显微组分,测定煤的变质程度、判定混煤、评价煤质,自2005年下半年增加了煤岩相分析及单种煤炼焦试验,从而为优选煤种、筛选炼焦煤矿点、指导配煤提供了可靠的依据。表3为主要矿点单种煤岩相分析、20kg小焦炉试验数据。表3单种煤煤岩分析数据%矿点煤种R m ax平均值标准方差各煤种含量公乌素乌海西唐山富家滩1/3焦煤1121401294肥66169+焦煤4128+瘦焦煤291031111801125肥煤6

11、4156+焦煤3514401888011281/3焦94197+焦煤51030179001342弱粘煤78179+焦煤17145+瘦煤1131+贫煤2144赵各庄辛置王家会孝南古交肥煤1114701299肥煤82173+焦煤9121+瘦煤4182+无烟煤31241126701236肥煤71118+焦煤21197+瘦焦煤518511286013341/3焦煤31186+肥煤55146+焦煤2100+瘦焦煤101681111101121肥煤98159+气煤11411105401555弱粘煤24116+1/3焦煤32180+焦煤31148+无烟煤11156介休苛岚太西穆村顺峰灵石乌海西2卡布其老石旦

12、焦煤1151001274焦煤34156+瘦焦煤56196+瘦煤8156+无烟煤01921137701198焦煤42150+瘦焦571501138201183焦煤86122+瘦焦煤131781127501306焦煤90135+肥煤4107+贫煤2112+无烟煤31471126901664气煤27151+肥煤50157+无烟煤211921126901664气煤33125+肥煤40138+无烟煤261371144401728气煤48110+焦煤14176+瘦焦3163+贫煤5178+无烟煤271741135201361气煤3133+肥煤20197+焦煤68170+贫煤1173+无烟煤51261130

13、701504气煤3108+焦煤74169+贫煤3154+无烟煤8168古东萨拉齐瘦三给瘦煤1149301554弱粘煤25122+肥煤22102+瘦煤471431143001375肥煤20170+焦煤24154+瘦煤33137+贫煤131401184301360肥煤11148+贫煤84103+无烟煤4153表4单种煤小焦炉试验结果%煤种矿点M40M25M10焦煤黑金谷59108415810介休56158315815太西561081101010苛岚54158115815老石旦391074101115卡布齐341567101615灵石361574101213穆村1#52158410810介休2#39

14、1280101215孝西2#351272161410成都汇力71108610910柳林64158515810肥煤辛置41157615915赵各庄471579151015孝南581583157151/3焦煤乌海西51108010915公乌素321871101415唐山371077151010瘦煤萨拉齐451571102115山路541581101510古东49157315191002河北冶金2007年第1期从表4可以看出:1/3焦煤富家滩,焦煤孝西2#、灵石、介休2#、老石旦、卡布齐混煤严重,单种煤炼焦试验结焦性差,瘦煤三给主要以贫煤为主,贫煤含量达84103%。根据以上试验结果,指导采购部门取

15、消了孝西2#、灵石、介休2#的供煤资格,对质量较差的焦煤如老石旦、卡布齐限量采购,开通了柳林、成都汇力主焦煤和山路瘦煤等新的供货渠道,为进一步优化配煤结构、扩大炼焦煤源提供保障。312扩大炼焦煤资源31211利用国内煤代替进口煤为进一步改善冶金焦质量,缓解焦煤资源紧张状况,宣钢于2004年11月开辟了进口澳洲煤资源,其特点是低灰、低硫、煤岩相单一,但价格较高。进口澳洲煤属1/3焦煤,但结焦性好,参与配煤炼焦后可有效改善焦炭的热性能指标。由于进口澳洲煤炼焦的配用,使得配煤成本升高约50元/t。2005年8月份通过对山西省介休、吕梁、临汾地区主焦煤资源、质量及运输情况的调研与考察,认为位于山西临汾

16、地区太谷县、吕梁地区柳林是中国优质主焦煤基地,确定利用山西优质焦煤代替进口煤进行优化配煤试验的研究,共进行5个方案的炼焦配煤试验,炼焦煤配比及试验结果见表5。由表5可看出:方案3机械强度完全能达到配进口煤的焦炭质量,满足公司炼铁生产要求。因此宣钢自2005年12月开通了国内优质焦煤渠道,停止配用进口煤(表6。表5国内煤代替进口煤试验方案及结果方案配煤比/%肥煤1/3焦煤焦1煤焦2煤进口煤瘦煤粘结剂20kg小焦炉焦炭强度指标/%M40M25M10配煤成本/(元/t原配比1825281051225910831281772218方案1182528105(黑金谷12259158571571710方案2

17、182726104(黑金谷1325710811591571216方案3172726104(黑金谷142601083.58.571112方案4152826104(黑金谷1425315831081570216注:黑金谷指标:Ad8166%,V daf21138%,Y1810mm,G87。表6国内煤代替进口煤配煤前后的焦炭指标%A d A daf M40M10CR I CSR 配进口煤121770177821261925135916配国内煤12179017682117102511591931212配用高硫肥煤炼焦试验通过试验室研究,发现配合煤中添加矿化物作为活化剂,能够提高配合煤的结焦性或在保持焦炭

18、质量不变的前提下增加弱粘煤的配量。其试验情况见表7、表8。表7配矿化物炼焦试验结果%编号配煤比肥煤1/3焦煤弱粘煤焦1煤焦2煤瘦煤矿化物粘结剂20kg小焦炉焦炭转鼓强度指标M40M25M10预测焦炭强度M40M1011731-241115-26315831010158110710 21731-2410151102671087108108315610 3172831724101501326810831511158115618 4152651726101501326315841010158110710表8配矿化物各方案对应的焦炭质量指标%编号配合煤检验指标灰分挥发分硫分20kg小焦炉焦炭工业分析灰

19、分挥发分硫分1101252714201881310501830177 2101152711711291219201801103 3101142714911111219101920191 4101092714311081218411210190从上表看出,配用矿化物后,焦炭冷、热强度明显提高。在保持焦炭质量不变的前提下能够配入517%的弱粘煤,但是同时焦炭硫分也相应升高达0191%,不能满足公司生产要求。通过市场调研发现,高硫肥煤乌海西粘结性好、矿化物含量较高,且价格较1/3焦煤低70元/t,为进一步提高冶金焦强度、降低配煤成本,进行了配加5%高硫肥煤代替资源紧张的优质肥煤的炼焦试验(表911,

20、并成功用于宣钢生产。配用高硫肥煤焦炭强度M40上升014%,M10降低012%,热强度提高019%,配煤成本降低了915元/t。表95%高硫肥煤质量指数A d/%V daf/%S td/%矿化物/%Y/mm G911228135117301782493表10本试验各煤种配比%肥煤5%高硫肥1/3焦焦1焦2瘦煤粘结剂15526201012212总第157期HEB EI YEJ I N表11配加5%高硫肥煤试验前后的焦炭指标%焦炭质量A dS tdM 40M 10CR ICSR配前121970177821261925135916配后12196017982166172413601831214配弱粘煤

21、炼焦为了扩大炼焦煤资源,进一步降低配煤成本,2006年3月组织进行了配加宣东煤、弱粘煤的配煤炼焦试验,利用当地宣东煤、弱粘煤代替内蒙古1/3焦煤。试验结果见表12。表12配宣东煤、弱粘煤炼焦试验结果%编号配煤比肥煤1/3焦煤宣东煤焦1煤焦2煤瘦煤弱粘煤沥青20kg 小焦炉焦炭转鼓强度指标M 40M 25M 10预测焦炭强度M 40M 10原配比15+52630101228210614方案115+518530101232581586109107810615方案215+520330101232591086109107815615方案315+52153010122611083151010791561

22、8方案415+52630101232631583159158115616方案1、2、3同时配用宣东煤、弱粘煤,M 40低不能满足公司炼铁生产要求;方案4只配3%弱粘煤,预测大焦炉冶金焦强度M 40为8115%,M 10为616%,能满足公司炼铁生产要求。2006年4月焦化厂在公司试验配比的基础上,按配用4%弱粘煤组织生产,配煤成本与原配比降低814元/t 。期间冶金焦质量稳定,冷强度M 408310%,M 10616%;热性能指标CR I 2813%,CSR 5811%。2006年6月公司为进一步提高炼铁原料质量,冶金焦热强度攻关指标由58%提高到60%,生产上随即停配了弱粘煤,“煤资源质量优

23、化小组”根据公司不同时期的原料方针及时进行配煤结构优化。31215配贫瘦三给煤的炼焦试验三给贫瘦煤岩相分析主要以贫煤为主,贫煤含量高达84103%,该煤G 值低、Y 值测不出,按国家煤炭分类标准煤种应为贫瘦煤。为保证焦炭热强度大于60%,2006年4-6月份三给贫瘦煤基本不能配入,贫瘦煤库存高达11662t,造成煤场货位紧张,给原料采购、生产组织及卸车带来较大困难。为合理利用有限的炼焦煤资源,稳定原料供货渠道,“煤资源质量优化小组”在保焦炭热强度大于60%的前提下,组织进行了配加三给贫瘦煤的20kg 小焦炉实验(表13。表13配用贫瘦煤的炼焦试验结果编号配煤比/%肥煤1/3焦煤焦1煤焦2煤瘦煤

24、山路萨拉齐三给沥青20kg 小焦炉焦炭转鼓强度指标/%M 40M 25M 10预测焦炭强度/%M 40M 10成本(元/t 计划配比18+52130101426801307018+521301077026210841091082106166801307118+523326455259158216111579157146811907218+523326563263108410101582156196811907315+524346563263158515910831061568111通过以上试验证实:合理优化配煤结构在适量减少焦2煤,增加焦1煤、肥煤配比的基础上配加3%贫瘦三给煤,焦炭冷、热强度

25、能满足公司生产要求。综合考虑推荐073为生产配比,肥煤(15+5%、1/3焦煤24%、焦1为34%、焦2为6%、瘦煤11%、三给3%、沥青2%。宣钢自2006年7月开始按073配比组织生产,期间焦炭冷、热强度稳定,与前期相比强度指标有所提高,平均M 408419%、M 10516%,热性能CR I 2213%、CSR 63184%,均较好地完成了公司的攻关计划。31216增配内蒙古瘦焦煤的炼焦试验为合理利用内蒙古炼焦煤资源、优化配煤结构、降低配煤成本,技术中心重点进行了增配内蒙古煤的炼焦试验,为公司下一步充分利用内蒙古炼焦煤资源提供实验依据。本次试验在2006年8月份生产配比的基础上进行了增配

26、内蒙古煤的炼焦试验(表14。22河北冶金2007年第1期表14增配内蒙古煤炼焦试验结果项目配煤比/%肥煤1/3焦煤焦1煤焦2煤瘦焦瘦煤贫瘦沥青20kg小焦炉焦炭转鼓强度指标/%M40M25M10焦炭热性能/%CR I CSR成本(元/t生产配比16+524354113268415 80#15+724326113259128410102414561367919预测指数8010618221461 93#16+52433611326217856172319571668219预测指数821551* 94#16+7233441132671584157152417551768015预测指数85106102261 95#14+723328113260831510152214581867713预测指数817102064 97#16+524314411326284159102517531667919预测指数82614235910 98#14+723328142568492714551167713预测指数78614256010 100#15+7233243113263138592314591467814预测指数8461421