2010第四屆焦化年會(huì)論文集 (6)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國(guó)焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 77 貧瘦煤與不同煉焦煤配伍性研究 項(xiàng) 茹 薛改鳳 鮑俊芳 陳 鵬 武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司研究院，湖北 武漢， 430080 【 摘 要 】 對(duì)細(xì)粉碎后貧瘦煤，與氣肥煤、肥煤、 1/3 焦煤及焦煤按重量比 1:1 進(jìn)行配伍共結(jié)焦實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明： 在保證焦炭質(zhì)量的前提下，要提高貧瘦煤的配入量，必須有充足的肥煤和氣肥煤配入量，適度限制焦煤 和 1/3 焦煤 的配入量 ；1/3 焦煤在結(jié)焦過程中的膨脹性 和流動(dòng)性 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣肥煤和肥煤 ，因此其 與貧瘦煤共結(jié)焦結(jié)果 不同于常規(guī)的結(jié)焦 機(jī)理 。 【 關(guān)鍵詞】 煤 結(jié)焦 強(qiáng)度 性能 機(jī)理 煉焦 煤資源日益緊缺， 開拓并應(yīng)用新的配煤技術(shù)，合理利用煤炭資源并拓寬煉焦煤資源，成為我國(guó)優(yōu)化和節(jié)約煉焦煤，提高煤炭資源利用效率的重要途徑。近年來(lái)， 根據(jù) 武鋼的來(lái)煤情況反映出：瘦煤貧瘦化現(xiàn)象嚴(yán)重 ，如五陽(yáng)瘦煤 粘結(jié)指數(shù) 由原來(lái)的 45下降到現(xiàn)在 的 20以下， 而且隨著煤層采掘深度加深， 瘦煤繼續(xù)瘦化的現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重 。因此， 貧瘦煤參與配煤煉焦的合理技術(shù)也是 煉焦技術(shù)行業(yè) 急需解決的問 題，目前各企業(yè)大多采用優(yōu)化配煤或預(yù)粉碎等煉焦新工藝進(jìn)行配用 1論文對(duì)貧瘦煤細(xì)粉碎后，與高 煤、 1/3焦煤及焦煤共結(jié)焦配伍性能進(jìn)行比較研 究。 驗(yàn)原料的選取 試驗(yàn)用煤種：鶴壁貧瘦煤、新汶氣肥煤、兩渡肥煤、七礦 1/3焦煤、八礦焦煤。各單種煤工業(yè)分析結(jié)果見表 1。 表 1 工業(yè)分析 試樣名稱 % % G X /t,d /% 鶴壁北貧瘦煤 8 23 2 汶氣肥煤 8 2 渡肥煤 2 21 26 礦 1/3 焦煤 4 礦焦煤 0 16 21 驗(yàn)方法 的工業(yè)指標(biāo)分析按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行。 焦試驗(yàn)用 1將 細(xì)粉碎到 煤、 1/3焦煤、焦煤按 1:1比例配比， 進(jìn)行共結(jié)焦小型坩堝試驗(yàn)，溫度控制 250 以前升溫 45/ 250700 升溫 3/700950 升溫 4/ 950 恒溫 34h，自然冷卻后的焦樣進(jìn)行各項(xiàng)結(jié)構(gòu)性能測(cè)定。 炭熱性能：參照國(guó)標(biāo) 4000焦炭反應(yīng)性與反應(yīng)后強(qiáng)度的測(cè)試方法進(jìn)行。熱反應(yīng)性爐采用新國(guó)標(biāo)推薦的武鋼研究院研制的以耐堿蝕的剛玉管為反應(yīng)器的新型爐子，反應(yīng)時(shí)間為 1h，其它條件同國(guó)標(biāo)。 炭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 5：參照原蘇聯(lián) 36燥焦炭樣 50入內(nèi)徑為 305管中，同時(shí)放入直徑為 15鋼球 5 個(gè)。以 25+速度旋轉(zhuǎn) 800 轉(zhuǎn)，取出樣品后，用 1篩上物質(zhì)量占入鼓焦炭質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)作為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（ 2010年第四屆全國(guó)焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年 6月 8日 11日 78 焦炭顯微強(qiáng)度：取 焦樣 2g，放入內(nèi)徑為 305時(shí)放入直徑為 82個(gè)，以 25+00轉(zhuǎn)，取出樣品后，用 方孔篩在振篩機(jī)上振篩 4 1、 2作為顯微強(qiáng)度（ 炭光學(xué)組織測(cè)試：參照 077炭光學(xué)組織的測(cè)定方法 規(guī)程，將各焦塊制取焦樣，再進(jìn)行光片制作，并采用數(shù)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)法用德國(guó)進(jìn)口的 200顯微鏡進(jìn)行焦炭光學(xué)顯微結(jié)構(gòu)測(cè)試。 構(gòu)強(qiáng)度和顯微強(qiáng)度的變化 細(xì)粉碎后 的貧瘦煤分別與氣肥煤、肥煤、 1/3 焦煤、焦煤共焦焦炭 的 顯微強(qiáng)度和 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 分析 結(jié)果見表 2。 表 2 貧瘦煤與不同煉焦煤共焦焦炭強(qiáng)度 配煤 添加煤種 貧瘦煤：焦煤 (肥煤或氣肥煤 )=1： 1 焦煤 ：氣肥煤由于結(jié)焦過程中生成的液相具有更 優(yōu)異的流動(dòng)性，可最大限度地包圍貧瘦煤惰性粒子，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最大。肥煤生成的液相流動(dòng)性稍次于氣肥煤，與貧瘦煤共焦的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低于氣肥煤高于焦煤，由于肥煤成焦以粗粒鑲嵌為主，而氣肥煤以細(xì)粒鑲嵌為主，共焦的顯微強(qiáng)度肥煤最高。焦煤與 細(xì)粉碎 的貧瘦煤共結(jié)焦時(shí)的相互結(jié)合力較小，共焦結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 較低 。 1/3 焦煤與細(xì)粉碎后的貧瘦煤共焦的顯微強(qiáng)度與焦煤相近，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯低于其它煤種。 性能變化 表 3 貧瘦煤與不同煉焦煤共焦焦炭熱性能 配煤 添加煤種 貧瘦煤：焦煤 (肥煤或氣肥煤 )=1： 1 焦煤 ：肥煤與貧瘦煤共結(jié)焦時(shí)反應(yīng)性較低，而反應(yīng)后強(qiáng)度較高。氣肥煤由于成焦生成細(xì)粒鑲嵌，與貧瘦煤共焦時(shí)的反應(yīng)性較高，但反應(yīng)后強(qiáng)度與配焦煤時(shí)相當(dāng)。焦煤與貧瘦煤共焦反應(yīng)性最低，但反應(yīng)后強(qiáng)度卻與氣肥煤共焦的結(jié)果相當(dāng)，這種結(jié)構(gòu)的焦炭若在高爐內(nèi)反應(yīng)，會(huì)留下較多未反應(yīng)的焦粉，該結(jié)果說(shuō)明焦煤與貧瘦煤配伍性較差，這兩種煤配伍時(shí)各自的優(yōu)點(diǎn)不能發(fā)揮，而各自的缺點(diǎn)卻得以表現(xiàn)。 1/3 焦煤與貧瘦煤共焦的焦炭反應(yīng)性與其它煤種相近，但反應(yīng)后強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其它煤種與貧瘦煤的組合。 由此可見：在保證焦炭質(zhì)量的前提下，要提高貧瘦煤的配入量，必須有充足的肥煤和氣肥煤配入量，適度限制焦煤和 1/3焦煤的配入量。 瘦煤與不同煉焦煤共結(jié)焦的機(jī)理研究 2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國(guó)焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 79 微結(jié)構(gòu)分析 氣肥煤 +貧瘦煤 肥煤 +貧瘦煤 圖 1 貧瘦煤與氣肥煤、肥煤供焦顯微結(jié)構(gòu)圖 從 圖 1氣肥煤、肥煤與貧瘦煤共焦 顯微結(jié) 構(gòu)圖 可以看出 ：當(dāng)貧瘦煤的粒度 細(xì)粉碎后 ，成焦的顯微結(jié)構(gòu)單元不再完整，破裂成較小尺寸，較好地成為氣肥煤 、肥煤 結(jié)焦中心，即大部分結(jié)構(gòu)單元被氣肥煤 、肥煤結(jié)焦成的細(xì)粒鑲嵌所包圍。 焦 煤 +貧瘦煤 1/3 焦煤 與貧瘦煤 圖 2 貧瘦煤與焦煤、 1/3 焦煤煤供焦顯微結(jié)構(gòu)圖 從圖 2中可以看出 1/3焦煤 、焦煤 與 細(xì) 粉碎后的貧瘦煤共結(jié)焦時(shí)出現(xiàn)了大量的分散的互不接觸的煤粒成焦結(jié)構(gòu) ， 1/3焦煤、焦煤與貧瘦煤界面結(jié)合也較弱，所以其與貧瘦煤 結(jié)合的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與顯微強(qiáng)度也較弱。 同煉焦 煤膨脹性 和流動(dòng)性比較 七礦 1/3 焦 煤 、氣肥煤、肥煤 、焦煤的粘結(jié)指數(shù)均達(dá) 85 以上， Y 值也達(dá) 20 以上，但其膠質(zhì)體性質(zhì)存在較大差異，對(duì)各煤樣 做奧亞膨脹度 和基氏流動(dòng)度 分析，結(jié)果 見 表 4所示 。 表 4 不同煉焦煤的膨脹度與流動(dòng)度 試樣名稱 奧亞 膨脹度 b/% 最大基氏流動(dòng)度 礦 1/3 焦 684 氣肥煤 02864 肥煤 0468 焦煤 86 從表 4 結(jié)果顯示 ，不同煉焦煤雖然粘結(jié)指數(shù)接近，但膨脹性和流 動(dòng)性差異較大， 1/3 焦煤 和焦煤 在結(jié)焦過程中的膨脹性 和流動(dòng)性 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣肥煤和肥煤。 1/3 焦煤 與 貧瘦煤共結(jié)焦過程中分散的惰性煤粒由于沒有足夠的 膨脹 力 推動(dòng) 其與 1/3焦煤煤粒進(jìn)行充分接觸、結(jié)合 ；另外 1/3焦煤高溫下流動(dòng)性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣肥煤和肥煤，這使 1/3焦煤不能很好發(fā)生位移與貧瘦煤充分接觸；這 使得 成焦 結(jié)合強(qiáng)度變?nèi)跎踔敛划a(chǎn)生結(jié)合，造成焦炭性能較差 。 2010年第四屆全國(guó)焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年 6月 8日 11日 80 瘦煤配伍性改性研究 通過以上分析可知，貧瘦煤與氣肥煤、肥煤配伍性較好、與 1/3 焦煤配伍性較弱； 1/3 焦煤作基礎(chǔ)煤配煤時(shí)，若貧瘦煤配入比例較高，易使焦炭質(zhì)量劣化。 1/3焦煤在高比例瘦煤配用情況下合理的配煤技術(shù)，可以探索提高配合煤的堆比重和調(diào)節(jié)配煤膨脹性。 加 堆比重對(duì)貧瘦煤與 1/3焦煤共結(jié)焦結(jié)果影響 堆比重 a 堆比重 b 堆比重 c 圖 3 1/3 焦煤與貧瘦煤在不同堆比重下共焦焦炭顯微結(jié)構(gòu) (堆比重 abc) 從 圖 3不同堆比重下所形成焦炭的顯微結(jié)構(gòu)來(lái)看，堆比重為 ，煤粒之間相互結(jié)合充分，很少 見到堆比重為 說(shuō)明煤粒之間 的緊密 度對(duì)焦炭質(zhì)量的影響 較 大。 脹性調(diào)節(jié)探討 用 一定量的 氣肥煤、肥煤和焦煤分別替代 1/3焦煤進(jìn)行 配煤煉 焦 實(shí) 驗(yàn)，結(jié)果 見圖 4。 圖 4 不同煤種對(duì) 1/3焦煤與貧瘦煤共焦的改性結(jié)果圖 從圖 4中可以看出，氣肥煤對(duì) 1/3焦煤和貧瘦煤共結(jié)焦的改性效果最好，特別是對(duì)所得焦炭的熱反應(yīng)后強(qiáng)度 10改善效果非常顯著。 瘦煤與氣肥煤、肥煤的配伍性較好。 貧瘦煤 細(xì)粉碎到一定粒度 ，成焦的顯微結(jié)構(gòu) 單元不再完整，破裂成較小尺寸，較好地成為氣肥煤 、肥煤 結(jié)焦中心。 瘦煤與 1/3焦煤、焦煤的配伍性較差。 貧瘦煤 細(xì) 粉碎后 與 1/3焦煤 、焦煤 共焦時(shí)出現(xiàn)大量分散的互不接觸的煤粒成焦結(jié)構(gòu) 。 1/3焦煤在結(jié)焦過程中的膨脹性 和流動(dòng)性 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣肥煤和肥煤 ，這 使得 1/3 焦煤 與貧瘦煤不能充分接觸 、結(jié)合 ，這 使得 成焦 結(jié)合強(qiáng)度變?nèi)酰斐山固?熱 性能較差 。可通過增加配煤堆比重及膨脹性進(jìn)行調(diào)節(jié)研究。 參考文獻(xiàn) 1李德勇，王晨 . 配貧瘦煤煉焦的探討與實(shí)踐 J. 煤化工， 2003（ 2）： 17 炭性能指標(biāo)指標(biāo)值%氣肥煤 肥煤 焦煤2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國(guó)焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 81 2馮書輝，何 選明 . 利用瘦