基于镜质组反射率分布的水钢优化配煤研究

第34卷 第1期煤炭转化

V ol.34 N o.1

1)教授级高级工程师;2)工程师,中钢集团鞍山热能研究院有限公司,114044 辽宁鞍山;3)工程师;4)高级工程师,首钢水城钢铁(集团)有限责任公司,553028 贵州六盘水基于镜质组反射率分布的水钢优化配煤研究

孟庆波1) 刘 洋2) 郭武卫3) 耿 茜3) 张家相4) 余艳华3)

摘 要 对水钢分为6大类的18个生产用煤进行了镜质组反射率分布及常规煤质指标检测,对煤质指标和炼焦实验结果作了分析及评价,指出保华大类煤是影响水钢焦炭质量的主要因素,建议对其分三组堆放使用.据此,使用煤镜质组反射率分布并结合常规煤质指标为水钢制定了3个优化配煤方案,其焦炭质量明显提高,优于水钢的生产方案.研究结果表明:煤镜质组反射率分布图是指导炼焦优化配煤的有效手段,对稳定和控制焦炭质量特别是焦炭的热性质效果十分明显.对于炼焦配煤煤种多、有混煤情况时尤其适用和有效.

关键词 煤镜质组反射率分布,优化配煤,焦炭质量控制,焦炭热性质

中图分类号 T Q520.62

0 引 言

中国钢铁工业的快速发展带动了焦化工业产能高速增长,使炼焦煤的需求大幅度增加,富氧喷煤等现代高炉炼铁技术的应用对焦炭质量提出了更高的要求,使优质炼焦煤供应更加紧张.[1]许多焦化企业不得不采购几十家煤炭供应商的炼焦煤才能满足生产需求.煤种多,尤其是进厂煤混煤情况严重,使煤场管理和炼焦配煤困难重重,焦炭质量频繁波动,特别是焦炭反应性和反应后强度波动幅度更大,严重影响高炉冶炼效果.因此,采取有效的稳定和提高焦炭质量的措施十分必要和非常迫切.焦炭的冷态强度主要取决于配煤的黏结性和挥发分,当上述指标控制得当,一般都能炼制出冷态强度比较好的焦炭;而焦炭热性质主要受单种煤变质程度、灰成分中碱金属的含量及焦炭光学显微组织和气孔结构等多方面因素的影响.煤岩学指标与焦炭质量尤其是焦炭热性质有着十分密切的关系.通常而言,随着单种煤变质程度的升高,所得焦炭对CO 2的反应活性降低,然后略有升高,焦炭反应后强度的变化规律则相反[2,3]

,极值点相当于中高变质程度的焦煤.一般情况下,焦炭光学显微组织中由中等变质程度煤的镜质组衍生的光学各向异性组分含量越高,焦炭热性质越好;由低变质程度煤的镜质组分和惰性组分衍生的光学各向同性组分含量越多,热性质越差.[4]煤的镜质组反射率分布与焦炭显微组织结构有较好的对应关系,从而对焦炭质量尤其是焦炭热性质产生

影响.[5-7]

焦炭灰分中的碱金属、碱土金属、铁等对焦炭与CO 2反应具有一定催化作用,并影响焦炭的反应性和反应后强度.[8-10]本研究工作针对水钢焦化厂的炼焦煤,以煤镜质组反射率分布、煤岩指标为主,辅以常规煤质指标进行优化配煤,提出了可行的优化配煤方案.

1 实验部分

1.1 镜质组反射率测定设备和方法

采用美国Greenville Tech 3-y International Co.Ltd.生产的M SP -2000分光光度计测定炼焦煤镜质组反射率分布.按国标GB/T 6948-2008人工方法测定随机反射率.1.2 炼焦实验设备和方法

采用中钢集团鞍山热能研究院开发的侧开门式40kg 实验焦炉进行炼焦实验.炼焦制度模拟生产焦炉,800e 装炉,焦炉炉墙终温1050e ,装炉煤堆密度约为0.75t/m 3

.

2 煤资源情况及煤质分析

2.1 煤资源情况

根据水钢生产炼焦煤实际供应情况,选择18个

最具代表性的主要煤种作为研究对象.各煤样代号、隶属大类煤种(煤场按此大类分堆堆放)及各大类煤种内部比例详见表1.

表1水钢18个煤样名称和对应的代号及

每大类煤内部比例

T able1Name,co rr espo nding code and pro po rtion of

18coa l samples of Shuigang

Di f ferent kind o f c o al Correspon-

ding co

de

Proportion/

%

Baohua coal SG-F38.7 SG-G7.2 SG-H8.7 SG-I 6.8 SG-K19.4 SG-L11.3 SG-M7.9 To tal100

Dahe c o al SG-C38

SG-D42

SG-E20

To tal100

Diff erent

kind o f coa l

Correspo n-

ding co de

Proportion/

%

Panjiang co al

SG-P50

SG-Q50

T ota l100

Panxianzhuji a o

coking co al

SG-R45

SG-S30

SG-T15

SG-W10

T ota l100

Shoujing co al SG-B

Wangx uan co al SG-A

2.2煤质分析

各大类煤的镜质组反射率分布见图1,煤质指

标和炼焦特性见表2和表3.

图1各大类煤镜质组反射率分布

F ig.1R eflectance distr ibution diag ram

of different kind o f co al

a)))Baohua coal;b)))Dah e coal;c)))Panjiang coal;

d)))Panxianzhu jiao coking coal

表2各大类煤的煤质指标

T able2M ain pr operties o f different kinds of coals

Th e numb er

of s chemes Sample A d/%S t,d/%V daf/% R ran/%G

S apoznikov plastometer

X/mm Y/mm

Audibert-arnu

dilatation

(b)/%

Gieseler fluidity

(A max)/

((b)#min-1)

SG-11Baoh ua coal11.20 1.0122.82 1.5285640.013.0Only con traction10

SG-12Dahe coal10.280.7735.00 1.0058050.018.070>15000 SG-13Pan jiang coal9.340.2631.74 1.0658643.020.0128>15000

SG-14Pan xian zhujiao

coking coal

8.980.3422.18 1.4508235.018.042225

SG-A Wangxuan coal13.870.3627.52 1.1386938.019.0142143 SG-B Shoujing coal9.420.2818.77 1.6693633.08.0Only con traction1

表3各大类煤的焦炭质量指标(%)

T able3Co ke quality analysis o f different kinds of coals(%)

Th e numb er of s chemes Sample A d S t,d

M echanical stren gth of coke

M40M10

Cok e reactivity and coke str ength after reaction

CRI CSR

SG-11Baoh ua coal13.720.9276.915.738.331.5 SG-12Dahe coal14.500.7080.39.137.245.1 SG-13Pan jiang coal12.950.2577.78.039.051.9

SG-14Pan xian zhujiao

coking coal11.150.3284.37.627.263.0

SG-A W angxuan coal16.330.3081.18.536.649.5 SG-B Shoujin g coal10.230.24--40.9 2.9

各煤种灰成分分析表明,其碱金属含量在017%~1.7%之间波动,其碱土金属和铁的含量波动也不大.根据以往研究结果,本研究未将灰成分作为主要影响因素考虑.

1)大河煤煤质分析.组成大河煤的三个煤镜质供应较稳定,生产配煤时作为一种煤,即1/3焦煤使用.本研究亦将其作为一稳定的1/3焦煤使用.该煤的挥发分较高(V daf:35.0%),变质程度较低,煤镜质组反射率分布图的峰值大约位于0.900,煤种结构以1/3焦煤为主,掺有少量贫瘦煤.其焦炭机械强度

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第1期孟庆波等基于镜质组反射率分布的水钢优化配煤研究