鞍钢鲅鱼圈用国产1/3 焦煤应用研究与实践

夏伟，魏春满，崔思强，代成

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁 营口 115007）

烟煤的分类[1]主要采用两类参数来确定，一类是表征烟煤煤化度的参数，干燥无灰基挥发分Vdaf；另一类是表征烟煤黏结性的参数，包括黏结指数G、胶质层最大厚度Y（或奥亚膨胀度b）。 在烟煤分类表中，瘦煤、焦煤、肥煤、1/3 焦煤、气肥煤和气煤都属于炼焦煤，这类煤有一定的黏结性与结焦性，主要供炼焦使用。其中，1/3 焦煤是一种中等偏高挥发分的强黏结性炼焦煤，其性质介于气煤、肥煤与焦煤之间，属于过度类煤。1/3 焦煤单独炼焦时，能生成熔融性良好，强度较高的焦炭，焦炭的抗碎强度接近肥煤，耐磨性明显高于气肥煤和气煤。 1/3 焦煤既能单独炼焦，同时也是良好的配煤炼焦的基础煤，炼焦时的配入比例在较宽范围内波动都能获得高强度的焦炭[2]。

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司 （以下简称“鲅鱼圈”）炼焦部装备有国内首次自主设计的先进7 m 52 孔JNX-70-2 型焦炉4 座，设计年产焦炭255 万t，年用煤380 万t。鲅鱼圈炼焦部现用配煤结构配入一定量1/3 焦煤，使用煤种大多为进口煤。 由于进口1/3 焦煤，煤资源不稳定，存在断供风险，为了扩大炼焦煤源，实现以国产1/3焦煤替代进口1/3 焦煤，找到适合鲅鱼圈炼焦需求、质量优良且价格合理的国产1/3 焦煤，进行了1/3 焦煤煤种煤质分析和结焦性试验，并开展应用实践，本文对此做一介绍。

1 1/3 焦煤单种煤煤质及结焦性

对鲅鱼圈炼焦部使用的六种1/3 焦煤（2 种国产煤、4 种进口煤）进行煤质分析和结焦性试验。各煤种均以字母代替，国产煤为GHN、GLH，进口煤为AMK、AMH、AMB、GMB。

1.1 1/3 焦煤工业分析及G 值、Y 值比较

分别对六种1/3 焦煤进行工业分析及G值、Y值检测，结果见表1。

表1 1/3 焦煤单种煤工业分析及G 值、Y 值检测结果Table 1 Industrial Analysis on Individual Coal of One Third of Coking Coal and Testing Results of Value G and Value Y

由表1可以看出：

（1）从灰分（Ad）上看，GHN、AMK 灰 分 较低，有利于降低焦炭灰分；GMB 灰分最高，超过10%，对降低焦炭灰分不利，使用时需要搭配低灰煤，实际生产中搭配GHN 使用；GLH、AMH 和AMB 灰分居中。

（2）从挥发分上看，GHN、AMK 差不多，均比较高，不利于降低配合煤挥发分、提高焦炭产量；AMB 挥发分最低，属于焦煤水平；AMH、GMB、GLH 挥发分居中。

（3）从硫分（St，d）上看，GHN 最低，有利于降低焦炭硫分，可以搭配使用高硫煤；GMB 硫分最高，为使用过的1/3 焦中最高的，不利于降低配煤硫分；AMK、AMH、AMB、GLH 硫分居中。

（4）从G值、Y值看，GLH 的G值、Y值最高，接近肥煤水平；AMB 和AMH 的G值稍低一些；AMB 和GMB 的Y 值稍低一些。

综合上述工业分析及G值、Y值综合比较结果，GLH接近于肥煤水平；GHN 与AMK相当；AMB、AMH 接近焦煤指标；GMB 较差。

1.2 1/3 焦煤煤岩分析

分别对六种1/3 焦煤进行煤岩分析检测，1/3焦煤单种煤的平均最大镜质组反射率 （Rmax）见图1，1/3 焦煤单种煤镜质组随机反射率分布见表2。

图1 1/3 焦煤单种煤的平均最大镜质组反射率Fig. 1 Average Maximum Vitrinite Reflectance for Individual Coal of 1/3 Coking Coal

表2 1/3 焦煤单种煤镜质组随机反射率分布Table 2 Distribution of Vitrinite Random Reflectance for Individual Coal of One Third of Coking Coal %

由图1 及表2 可以看出，六种1/3 焦煤均是单一煤层煤。

（1）GHN、AMK 两种煤平均最大镜质组反射率约为0.8，煤镜质组随机反射率比较均衡的分布在0.65～0.8、0.8～0.9、0.9～1.2 三个区间，且各个区间比例接近，煤阶均属于气肥煤（1/3 焦煤），单从煤镜质组随机反射率分布表看，两种煤基本一致。GLH、GMB 两种煤平均最大镜质组反射率均比GHN 稍高一些，在0.84 左右，煤镜质组随机反射率也是比较均衡的分布在0.65～0.8、0.8～0.9、0.9～1.2 三个区间，煤阶属于气肥煤（1/3 焦煤）[3]。

（2）AMH、AMB 两种煤平均最大镜质组反射率在1.0 左右，煤阶属于肥煤，煤镜质组随机反射率82%以上分布在0.9～1.2 区间，AMB 余下的在1.2～1.5 区间分布，AMH 余下的在0.65～0.9 区间分布。 使用这两种煤可以填补鲅鱼圈炼焦生产中配合煤煤岩在0.9～1.0 处的缺口。

1.3 1/3 焦煤单种煤炼焦结焦性试验

单种煤炼焦结焦性通常利用其对应的焦炭的冷态强度和热态强度进行比较。 分别对六种1/3焦煤进行40 kg 小焦炉炼焦试验。

1/3 焦煤单种煤对应焦炭的冷态强度见图2。

图2 1/3 焦煤单种煤对应焦炭的冷态强度Fig. 2 Cold Strength of Coke Corresponding to Individual Coal of One Third of Coking Coal

实践中，焦炭冷态强度M40越高越好，M10越低越好。由图2可以看出，GLH、GMB、AMH、GHN、AMB的M40均在80%以上，其中GLH最好，AMK的M40低于80%，最差；GLH的M10最优，GHN、GMB的M10较好，AMH、AMB、AMK的M10较差。综合比较得出，GLH、GHN、GMB、AMB、AMH的冷态强度较好，对焦炭质量冷态强度有利。其中，GLH单种煤冷态强度甚至好于肥煤。

1/3 焦煤单种煤对应焦炭的热态强度见图3。

图3 1/3 焦煤单种煤对应焦炭的热态强度Fig. 3 Thermal Strength of Coke Corresponding to Individual Coal of One Third of Coking Coal

实践中，焦炭热态强度CSR越高越好，CRI越低越好。由图3 可以看出，GLH、GHN、AMK、AMB、GMB 的CSR均在50%以上。 其中，GLH 的热态强度最优，AMH 的CSR较差在50%以下。

综合考虑单种煤炼焦结焦性，GLH 最优，可以代替肥煤使用，GHN、AMB 次 之，AMK、GMB 居中，AMH 较差，1/3 焦煤可以全部使用GHN。

1.4 1/3 焦煤综合评价

对1/3 焦煤单种煤煤质及单种煤成焦性进行比较，具体见表3。

表3 1/3 焦煤单种煤煤质及单种煤成焦性比较Table 3 Comparison of Quality and Coking Property for Individual Coal of One Third of Coking Coal

由表3 可以看出，GHN 的优点是低灰分、低硫分、 对应的焦炭冷热态强度好，缺点是挥发分高。GLH 的优点是低硫分、高G值和Y值、对应的焦炭冷热态强度好。AMK 的优点是低灰分、对应的焦炭热态强度好，缺点是挥发分高、对应的焦炭冷态强度稍低。 AMH 的优点低挥发分、低硫分、对应的焦炭冷态强度好，填补配煤煤岩缺口；缺点是对应的焦炭热态强度差、G值和Y值稍低。AMB 的优点是低挥发分、低硫分、对应的焦炭热态强度好，填补配煤煤岩缺口；缺点是G值和Y值稍低。GMB 的优点是对应的焦炭冷态强度好，缺点是灰分高、硫分稍高。 可见，煤源紧张情况下，可以直接使用GHN 和GLH，除了挥发分稍高外，其余均能满足生产需求。

2 应用实践

2020 年9 月份，鲅鱼圈炼焦部将进口主焦煤比例逐步下调至30%，肥煤使用比例提高到16%，瘦煤比例提高到14%；进口1/3 焦煤全部停用，改用GHN；同时，使用GLH 代替部分肥煤。 国产1/3 焦煤生产应用情况见表4。

表4 国产1/3 焦煤生产应用情况Table 4 Applications of One Third of Home-produced Coking Coal in Production

由表4 可以看出，单独使用GHN 代替进口1/3焦煤，同时降低进口主焦煤比例6%，提高肥煤比例4%，提高瘦煤比例2%后，焦炭冷态强度M40降低0.25%、热态强度CSR降低0.54%，变化不大，排除其它煤种变化影响，可认为效果持平。 使用GLH 以8%配比代替肥煤，1/3 焦煤全部使用GHN，焦炭冷、热态强度同样较使用前持平，使用期间焦炭质量稳定，可以满足生产需求。

可见，国产1/3 焦煤GLH 和GHN 可以满足鲅鱼圈炼焦部目前生产使用需求，肥煤可以使用GLH 部分代替，1/3 焦煤可以全部使用GHN。

3 结语

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼焦部通过对比分析六种1/3 焦煤的煤质和结焦性，对单种煤进行综合评价并开展应用实践，得出国产1/3 焦煤GLH 和GHN 可以满足目前生产使用需求，肥煤可以使用GLH 部分代替，1/3 焦煤可以全部使用GHN，实现了以国产1/3 焦煤替代进口1/3焦煤的目标，扩大了炼焦煤源，值得参考和借鉴。