攀钢配型煤炼焦试验研究

黄先佑 祝永强 舒文东

(1．攀钢集团研究院有限公司，四川攀枝花 617000;2．攀钢集团攀枝花钢钒有限公司煤化工厂，四川攀枝花 617022)

1 前言

随着焦化的快速发展，炼焦煤的消耗量急剧增加，炼焦煤价格不断上涨，炼焦成本不断上升，使得优质炼焦煤资源与焦炭质量之间的矛盾日益突出。为了缓解这种矛盾和提高焦炭质量，攀钢进行了配型煤炼焦试验研究。配型煤炼焦是将一部分装炉煤在装入焦炉前配入粘结剂加压成型块，然后与散状装炉煤按比例混合后装炉的一种炼焦煤准备的特殊技术措施。配型煤有扩大炼焦煤源、增加劣质炼焦煤配用量的作用。通过小焦炉试验研究和工业试验研究表明:配型煤炼焦可使焦炭质量得到明显的改善，M40可提高0.6～7.2个百分点，M10可改善1.1～3.8个百分点，焦炭反应后强度(CSR)提高2.15～6.82个百分点。

2 小焦炉试验

2．1 原料及方案

2．1．1 单种煤质量

配型煤炼焦小焦炉试验是在200 kg级的小焦炉上进行。试验所用单种煤为攀钢煤化工厂现场生产用煤，其质量分析见表1。

表1 单种煤质量分析

从表1可见，在各试验煤种中，2号1/3焦煤的灰分最高达到12.56%，1号焦煤灰分最低为9.07%，其他各煤种的灰分为10%左右。从G值来看，1号1/3焦煤的G值最高，达到89，其次为2号1/3焦煤和4号1/3焦煤，G值均在80以上，2号焦煤和3号1/3焦煤粘结性较差，G值为67和66，瘦煤的粘结性最差，仅为37。4号1/3焦煤的硫含量最高，为0.82%。

2．1．2 配煤方案及配合煤质量

配型煤炼焦主要是为了提高焦炭质量和增加弱粘结性煤在炼焦中的配比，合理利用优质炼焦煤资源，扩大炼焦煤源。因此在配煤方案设计上采用逐步减少强粘结性1号1/3焦煤、2号1/3焦煤的用量，并以攀枝花本地煤种(1号焦煤、2号焦煤、3号焦煤)替代为原则，具体配煤方案见表2。

表2 配煤方案

由表2可以看出，攀枝花本地煤和粘结性较低、价格较低的3号1/3焦煤用量逐渐增加，强粘结性、价格高的1号1/3焦煤和2号1/3焦煤配比逐渐降低。在方案4中还增加了10%的瘦煤配比。配合煤质量见表3。

表3 配合煤质量分析

从表3可以看出，不同方案的配合煤，随强粘结性煤(1号1/3焦煤、2号1/3焦煤)配比的降低，配合煤的粘结性下降。配合煤的G值从76下降到方案4的62。此外，由于配煤方案4中配加10%的4号1/3焦煤，使得方案4配合煤的S含量升高。

2．1．3 型煤粘结剂

本次配型煤炼焦试验采用粘结剂加压成型的方式压制型煤，粘结剂采用攀钢煤化工厂生产的筑路油，其主要指标见表4。

表4 粘结剂的部分指标

2．2 型煤配比的选择

为了选择合适的型煤配比，开展了同一配煤结构下的不同型煤配比炼焦试验研究，结合试验结果，选择合适的型煤配比进行小焦炉试验和工业试验。

2．2．1 配煤方案

型煤适合比例选择试验方案为表2中配煤方案的方案2。在方案2的配煤结构下，分别开展了型煤配比为0%、10%、20%、30%、40%、50%六个配比下的配型煤炼焦试验，在不同型煤配比下对焦炭热能性的影响见图1。

图1 不同型煤配比对焦炭热性能的影响

由图1可以看出，在型煤配比由0% ～30%的增加过程中，焦炭的反应后强度(CSR)逐渐的提高，焦炭的反应性(CRI)逐渐的改善，与基准期(即型煤配比为0%时)相比，CSR提高了2.18个百分点，CRI改善了0.5个百分点。而当型煤配比增加到40%和50%时，焦炭的CSR快速降低，CRI也变差。在型煤配比为50%时，与基准期相比，CSR降低了2.59个百分点，CRI变差3.4个百分点。由试验结果可以看出，型煤配比在30%时，焦炭的热态性能最佳，所以型煤的适合配比确定为30%。

2．3 试验结果及分析

根据型煤配比的选择试验结果，对本次小焦炉试验的型煤配比选定为30%。

2．3．1 工艺参数的变化

在相同操作条件和参数下，小焦炉配型煤试验焦线、煤线、焦饼中心温度等的变化见表5。

表5 配型煤炼焦试验焦线、煤线、焦饼中心温度的变化

由表5可以看出，在型煤配比为30%的条件下，在四个配煤方案的试验中，从焦线和煤线可以看出，在同等的装煤量及炼焦条件下，加入型煤的炼焦收缩较小，煤线均比散装煤低。原因在于，配型煤炼焦的装炉煤中，型煤的密度约1.1～1.2 t/m3，比通常的散装煤料密度(0.7～0.75 t/m3)大得多，型煤内部煤粒接触紧密。

2．3．2 焦炭质量

小焦炉试验焦炭质量见表6。

表6 配型煤炼焦试验焦炭质量

在表6中，从工业分析看，在配入型煤后，焦炭的灰分、挥发分以及硫分都没有明显的变化，说明型煤的加入不会对焦炭产生不良影响。

从焦炭冷、热强度指标可以看出，配入型煤后，焦炭冷态强度和热性能都有不同程度的改善，在方案1的配煤结构下，焦炭的冷强度M40提高1.3个百分点，M10改善2.5个百分点，热性能CRI改善1.5个百分点，CSR提高2.15个百分点。从在方案2的焦炭质量结果来看，与基准期相比，焦炭的CSR提高2.18个百分点。方案3和方案4的焦炭不论是冷强度和热性能均有不同程度的提高，相比较而言，方案4提高的幅度较大，M40提高7.2个百分点，M10改善2.9个百分点，CSR提高4.52个百分点，CRI改善3.86个百分点。

3 工业试验

配型煤小焦炉试验结果表明，配型煤对焦炭质量有较好的改善效果，为了进一步印证配型煤炼焦对焦炭质量的改善效果，特在生产焦炉上开展了工业试验。

3．1 原料及配煤方案

3．1．1 原料用煤

工业试验的原料煤均为生产现场用煤，其配前单种煤质量见表1。

3．1．2 试验方案

本次工业试验开展了三个配煤方案的试验，配煤试验方案1为攀钢煤化工厂二期当天的生产配比，未作特别调整。试验方案2为扩大炼焦煤源试验，在试验配比中增加了10%的瘦煤配比。试验方案3为根据攀钢生产实际和来煤情况而确定的。从整个试验方案来看，是为了减少强粘结性煤的配比，增加本地煤的用量。工业试验型煤粘结剂为筑路油。装炉煤料中型煤配比选定为30%，工业试验配煤方案见表7。本次工业试验是在攀钢煤化工厂二期6.0 m顶装焦炉上进行。

3．1．3 装炉煤质量

装炉煤质量见表8。

表7 配型煤工业试验配煤方案

表8 装炉煤质量分析

在表8中，从G值来看，配入型煤后，配合煤的粘结指数有一定的上升，这是因为在型煤中配加了一定量的粘结剂。因试验煤料存放时间较长，配型煤方案装炉煤的水分较基准期低约2个百分点。按30%型煤配备煤料转运至装炉煤车后，经装煤车上取样测定，方案1中装炉煤煤料中型煤仅占19.2%，方案 2和 3分别占 22.5%和20.7%。型煤的破损主要发生在煤料的皮带转运过程，其原因是煤流量小、部分皮带倾角较大、转运距离较长、累积落下高度较大，关键是上料装置不完备，导致煤流量小而间断，型煤未能得到有效保护，从而导致型煤在装炉煤中的配比没有达到30%。

3．2 试验结果与分析

工业试验焦炭质量分析见表9。

表9 工业试验焦炭质量分析

在试验方案中，设定型煤配比为30%，但实际型煤的配比量均没有达到30%的设定值，只有20%左右。从焦炭质量分析来看，焦炭的冷强度和热性能均有不同程度的改善。具体来说，在方案1的配煤结构下，焦炭冷态强度改善不明显，M40提高1.0个百分点，M10改善0.4个百分点。热性能方面，CSR分别提高了5.86个百分点，CRI分别改善4.17个百分点。在方案2的配煤结构下，虽然配加了10%的瘦煤，但焦炭质量不论是冷强度还是热性能都有较大的改善，其中焦炭的M40提高5.2个百分点，M10改善3.8个百分点，CSR提高6.82个百分点，CRI改善4.57个百分点。方案3的配煤结构下，焦炭的CSR提高4.0个百分点，CRI改善3．98个百分点。从焦炭的工业分析来看，配型煤炼焦没有给焦炭质量带来不利影响。

4 结论

通过配型煤小焦炉试验和工业试验的研究，可得到以下结论:

(1)小焦炉配型煤炼焦试验表明:配型煤炼焦可提高弱粘结性煤在炼焦配煤中的配比，且可提高焦炭质量，焦炭的M40可提高0.6～7.2个百分点，焦炭的 CSR可提高2.15～4.52个百分点;

(2)通过小焦炉配型煤的型煤适合比例试验表明，型煤的配比为30%时，配型煤的效果最佳;

(3)工业试验表明，配型煤可较大幅度的改善焦炭质量，特别是焦炭的热态性能，CSR可提高4.0～6.82个百分点，CRI可改善3.98～4.57个百分点;

(4)配型煤炼焦扩大了炼焦煤的资源，合理利用优质炼焦煤资源，可减轻攀钢对优质炼焦煤的依赖程度。

［1］ 潘立慧，魏松波．炼焦新技术［M］．冶金工业出版社，2006:84．

［2］ 姚激．配型煤炼焦工艺的时效性［J］．安徽冶金科技职业学院学报，2004，(4)．