试论提高捣固炼焦焦炭质量

李洪晋

（山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司，山西 汾阳 032200）

引言

我国是焦炭的生产国和主要出口国，近年来随着焦化行业的迅速发展，焦炭产量得到了大幅提高，但随着富氧喷煤技术和高炉大型化的发展，降低了焦煤的需求量，炼铁成本得到了大幅度的降低，因此，要使焦炭质量达到冶炼要求，就要发展捣固炼焦技术，达到提高焦炭质量的目的。

1 我国炼焦煤资源及分布情况

我国煤炭资源总量丰富，种类齐全，但分布不均匀，人均占有量较少。而炼焦煤占煤炭总量的比例小，能产生经济效益的炼焦煤所占份额较低。炼焦煤的分布状况并不均匀，呈现西多东少、北多南少的特点。因此，焦化企业应根据本地区的焦煤储量和产量情况选择适宜的炼焦工艺，扩大炼焦煤源并提高炼焦焦炭的质量，降低配煤的成本，促进企业的可持续发展。

2 我国炼焦煤的生产及质量状况

随着焦化企业的迅速发展和炼焦工艺的提高，我国炼焦煤原煤产量占煤炭总产量的比例逐渐提高，主产区集中在黑龙江、山东、山西等地区。虽然从煤炭的总产量来看，足以满足炼焦要求，但肥煤、焦煤产量不大，产量大的煤种需求量又比较少，需求和供给严重不平衡。为此，焦化企业要满足炼焦需求，就要研究提高炼焦煤的产量，采用捣固炼焦等工艺提高焦炭质量以达到炼铁的冶炼要求，使煤炭资源得到更合理的运用，降低炼焦成本，避免资源的浪费，最终使得企业长足发展［1］。

3 捣固炼焦理论依据

我国炼焦煤资源尤其是优质炼焦煤不足，应该通过配入量的扩大促进成本的降低，提高煤炭资源的利用率，减少资源的不合理利用甚至是浪费。随着富氧喷吹煤粉技术和高炉大型化的发展和应用，焦炭质量需要进一步的提高，而捣固炼焦工艺成熟，能有效地提高焦炭质量。

捣固机捣实煤料后，煤料的堆密度和强度有了较大提高，煤粒的间隙大大缩小，改善了煤料的结焦性。捣固炼焦对煤料结焦性的改善作用具体体现在以下几个方面：首先，经过捣固后，煤料被压实，在炼焦的过程中增大膨胀压力，胶质体可以与煤料中的其他组织产生较强的结合力，煤粒更加紧密。其次，煤料被捣固后，煤料的间隙缩小，炼焦时所产生的热解气体难以析出，而增大煤料与空气的接触面积，可以有效地促进不饱和化合物和煤热解产物的自由基进行缩合反应。同时为热解产物的相互作用创造了充裕的时间，能够促进有一定分量且稳定的物质产生，提高胶质体的质量和数量，提高煤料的黏结性。最后，由于配合煤的配入量较大，且黏结性较差，通过捣固工艺的应用，可以有效地改善焦炭质量，捣固煤料后，提高了煤料的堆密度，能够促进焦质硬度的增大，减小收缩和由收缩造成的宏观裂纹。在采用相同配比的情况下，焦炭的气孔率小、气孔壁厚，反应后的强度能够大大的提高。

4 捣固炼焦优势

与其他常规的工艺相比，捣固炼焦工艺的特点有以下几种：

4.1 炼焦用煤煤源扩大

由于我国强黏结性煤资源有限，通过捣固炼焦工艺的应用可以提高配比高挥发分煤的产量，而且由于捣固炼焦工艺相比于常规焦炉，煤料种类的使用限制比较小，对煤料的黏结性要求不高，通过合理的配煤，焦炭的产量和质量都能达到冶炼的需求和要求［2］。

4.2 焦炭质量改善

由于堆密度较小，为满足焦炭质量的要求，常规焦炉对煤的黏结性和数量要求都较高。而捣鼓焦煤技术可以有效地减小煤粒的间隙，提高胶质体的质量，提高焦炭强度。采用相同的配煤比，相比于顶装焦炉，捣固炼焦工艺所产生的焦炭机械强度更高。

4.3 炼焦成本降低

虽然与顶装焦炉相比，具有一样生产能力的捣固焦炉投资略高，其中的主要原因是捣固机的价格昂贵。然而炼焦生产上捣固焦炉和顶装焦炉两者的炼焦煤价格有着较大的差别，炼焦煤的价格占焦炭总成本的四分之三。捣固工艺煤料的选用范围广，对煤的黏结性要求不大，降低了煤的使用成本，从长远来看，捣固炼焦工艺的生产成本比较低；与顶装焦炉相比，捣固焦炉的煤料堆密度更高，生产同样产量的焦炭，捣固焦炉所需要的炭化室容积更小。

5 提高捣固炼焦焦炭质量的方法

5.1 优化配煤

人们通常认为捣固炼焦技术配入的煤料数量大，较为劣质，黏结性差，所炼的焦炭质量在焦炭热性质和焦炭块度等方面比不上常规顶装焦炉炼的焦炭，因此大型高炉并不常运用捣固焦炭技术，捣固工艺的应用受到很大程度的限制。但也存在通过合理的优化配煤结构提高焦炭质量的例子，如煤科总院北京煤化学研究所利用捣固法生产优质焦炭的配煤方案和山西首钢长治钢铁焦化厂将不同的煤种进行一定比例的配种生产出的捣固焦炭具有高强度的性质。

每种变质程度的炼焦煤都有其自身的特点，按照一定的比例进行配比能够有效地实现优势互补。所以，应利用捣固炼焦工艺条件，通过合理的设计和配比提高焦炭的质量。

煤化程度较低的气煤黏结性差，热解时会产生较多的焦油和气体，但胶质体的稳定性较差，单独炼焦时生产的焦炭质量差，但通过捣固炼焦技术的运用，在捣固焦炉中进行多配可以有效地降低炼焦时的膨胀压力，提高化学品和煤气的产量，并且可以有效地降低配合煤灰分。

肥煤是配煤炼焦的主力煤种，具有黏结性强的特点，热解时产生的胶质体产量大且质量稳定。但单独炼焦时易产生裂纹。

焦煤变质程度中等，胶质层和挥发分厚度比较适中，胶质体稳定性较好，单独炼焦时焦煤的裂纹少、焦炭块度大，但由于膨胀压力的限制，大量的焦煤并不能运用捣固炼焦技术。

通过以上几种煤的特点分析可知，通过捣固炼焦工艺的运用、配煤结构的调整的研究，可以有效地提高焦炭的质量，达到高炉冶炼的质量要求［3］。同时，也能提高炼焦煤资源的利用率，减少资源的浪费，促进炼焦煤资源的扩大和优质炼焦煤的节约，强化焦化企业可持续发展战略。

5.2 根据配煤原理配煤

配煤原理是实现合理调整配煤结构的基础，现有的配煤原理主要有以下三种：首先，胶质层重叠原理。单种煤胶质体的软化区间要搭接温度间隔，保持配合煤的塑性状态，提高煤粒的黏结性，提高焦炭的紧密度。因此，在炼焦过程中，应根据肥煤的特性选用肥煤作为主要的单种煤。其次，互换性配煤原理。煤可分为活性组分和非活性组分，根据煤的种类不同选用不同的配比，提高焦炭的强度，当配合煤达不到要求时要适当地配入添加剂，增强煤料的黏结性。最后，共炭化原理。共炭化能够改变焦炭的性质，提高塑性胶质体的流动性。

5.3 配添加物炼焦

除了优化配煤和对配煤原理进行分析来改善焦炭的质量外，焦炭质量的提高还可以从配添加物炼焦的方式来着手，如配入焦油渣、焦粉、沥青等来提高资源的利用率，减少废弃物的产生和浪费，保护环境。

6 结语

捣固炼焦工艺的运用可以有效地提高焦炭的质量，提高资源的利用率，减少煤炭资源的浪费和对生态环境的破坏，因此应大力推广和运用捣固炼焦工艺。除此以外，应深入研究提高捣固炼焦焦炭质量的方法，切实提高焦炭质量，促进焦化企业的可持续发展。

［1］ 潘海燕，张国庆.炼焦方式和熄焦方式对焦炭质量的影响［J］.煤化工，2013，41（2）：50－51.

［2］ 刘洋，李东涛，何龙，等.捣固炼焦对焦炭质量的影响［J］.燃料与化工，2012，43（6）：10－11；14.

［3］ 尹利霞.浅议捣固炼焦技术［J］.科技展望，2014（7）：122－122.