浅谈灰分对焦炭质量的影响

刘良琴

（河钢集团宣钢焦化厂，河北张家口075100）

浅谈灰分对焦炭质量的影响

刘良琴

（河钢集团宣钢焦化厂，河北张家口075100）

焦炭灰分是高炉冶炼过程中的有害成分，其灰分全部来自原料煤，而宣钢焦炭的灰分较高，需要对灰分在炼焦过程中的作用与焦炭质量影响进行分析与研究，以便指导配煤生产。

灰分；焦炭质量；影响

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.039

1 灰分对其他相关指标的影响

从煤岩角度分析，煤显微组成分为活性组分和惰性组分，由于炼焦煤的煤岩成分不同，在热解过程中所形成胶质体的数量和质量不同，由此产生不同质量的焦炭，灰分是惰性成分，对炼焦煤的黏结性及胶质层厚度产生一定影响，通过对煤中灰分与Y值和G值进行回归线分析，其关系如图1所示。

由图1可知，煤的灰分对黏结指数影响较大，且有一定的相关性，随着灰分的增加，黏结指数降低。

图1 灰分与黏结指数的关系

挥发分是反映煤变质程度的指标之一，其主要由煤中煤岩组分决定，煤中的灰分是无机物，所以其对炼焦煤的挥发分影响不大。

胶质体是煤在热解过程中，受热软化变形所产生的汽、液、固3相共存的一种物质，胶质层指数只是反映煤在结焦过程中生成胶质体的数量，而灰分为惰性物质，在煤的热解过程中，由于其不软化也不熔融，所以灰分在胶质体中的存在，只是影响胶质体中固态物质的含量，而不影响胶体的数量，灰分对胶质层厚度的影响不明显[1]。

煤的黏结指数（G值）反映了煤在热解过程中胶质体对惰性物质的黏结力，是影响焦炭强度的主要指标之一，随着灰分增大，炼焦煤中自身惰性物质的含量增大，减弱了对外界惰性物质的黏结性，在G值测定过程中，其黏结无烟煤的能力减弱，表现为G值降低。

2 灰分对焦炭的气孔率和光学组织的影响

焦炭的气孔是由煤中活性部分在结焦过程中，因其所产生气体在析出过程中受阻，或形成半焦后继续热解所生成的气孔及微裂隙为气孔。气孔形成是在炼焦煤加热至胶质状态的末期产生的，在形成半焦时定型。由于灰分的存在，影响煤在热解过程中所产生的气体数量及其在移出过程中的速度，进而影响焦炭的气孔率。由于灰分是惰性物质，其在热解过程中既不软化也不熔融，因此，灰分在焦炭中以惰性物质参与焦炭壁的形成。

图2 配合煤灰分与焦炭气孔率的关系

通过对焦炭的灰分、焦炭气孔率、焦炭强度和反应后强度（CSR）数据统计与分析如图2所示。

由图2可知，随着炼焦煤灰分的升高，焦炭的气孔率降低，这主要是因为煤岩成分在焦炭形成过程中，对焦炭的形成有决定块焦的形成，促进块焦的形成，参加焦炭结构的形成3种作用。灰分是惰性成分，参与了焦炭结构的形成，一方面是气孔壁的组成部分，另一方面参与煤粒的合并过程，在其间能很好地排出热解所产生的气体，降低了气孔率，所以灰分升高，焦炭的气孔率降低。

3 灰分对焦炭强度的影响

炼焦煤的灰分对焦炭强度M40和CSR的关系，如图3、图4所示。

灰分对焦炭强度的影响有正面和负面2个方面：正面影响是随灰分的升高，气孔率降低，焦炭强度升高，负面影响是随着灰分的升高，使得焦质中焦炭结构缺陷的增多，光学各向异性减弱，焦炭气孔壁结构的不均匀性增大，特别是较大颗粒矿物质的存在，是焦炭形成裂纹的中心，造成焦炭强度降低；再就是由于灰分中含有一定量的碱金属，其对焦炭在高温下的碳溶反应起正的催化作用，降低了焦炭的反应后强度。而灰分对焦炭强度起到的负作用要强于对焦炭的正面影响，因此，灰分对焦炭的作用总体表现为强度的劣化，所以要提高焦炭强度必须降低配合煤的灰分。

从另一角度也表明，在配合煤灰分在无法通过结构进行调整的情况下，可以通过提高配合煤中灰分的细度来改善煤在热解过程中胶质体的不均匀性，提高气孔壁中焦质的均匀性，降低和减小焦炭气孔壁中的缺陷，从而达到改善焦炭质量的目的。

图3 配合煤灰分与焦炭M40的关系

图4 配合煤灰分与焦炭CSR的关系

4 结论

1）灰分对炼焦煤的干燥无灰基挥发分、胶质层厚度影响不大，但对G值有一定的影响，在以黏结指数为焦炭质量预测参数时，应考虑各个指标之间的相互影响，提高焦炭质量预测的准确性。

2）灰分是焦质的一部分，可以改善焦炭的气孔结构，降低焦炭气孔率，因此，在炼焦煤灰分较高的情况下，可以通过提高配合煤中灰分的细度，来改善煤在热解过程中胶质体的中不均匀性，提高气孔壁中焦质的均匀性，降低和减小惰性物质灰分对焦炭气孔壁中的缺陷，以此来降低灰分对焦炭强度的负作用。

【1】孔祥勇.浅谈6米焦炉干法熄焦对焦炭质量的影响[J].酒钢科技，2010(2)∶26-28.

Analysis on the Influence of Ash on the Quality of Coke

LIU Liang-qin
(Xuanhua Coking Plant of Hebei Steel Group,Zhangjiakou 075100,China)

Coke ash in the blast furnace smelting process is a harmful ingredient,all of which is from raw coal.There is a high level of ashin Xuanhua coking plant,so the function of ash in the coking process and its influence on the coke quality need to be analyzed and studied,so as to guide the coalproduction.

ash;quality of coke;influence

TF526+.1

A

1007-9467（2016）09-0093-02

2016-08-11

刘良琴（1973～），女，河北藁城人，高级工程师，从事煤质分析与炼焦配煤生产与研究。