浅析改善焦炭质量的措施

浅析改善焦炭质量的措施作者: 董晓辉单位: 技术质量部日期： 2009年4月26日浅析改善焦炭质量的措施董晓辉技术质量部原料科【摘要】本文主要通过回顾了近年来为提高焦炭质量所做的工作，并结合攀钢新3#、4#焦炉建设中的新工艺来探讨改善焦炭质量的一些途径，进一步提出了一些改进的建议。

关键词：焦炭质量改善措施1、前言众所周知，焦炭在高炉炼铁中是最主要的组成部分，在高炉炼铁燃料技术研究中占有重要的地位，同时也对高炉炼铁技术的发展起着决定性的作用。

近年来，攀钢的焦炭质量得到了稳步提高，2007与2005年相比（配煤比没有较大变化的情况下），焦炭全年水分从2.16%下降为1.33%，灰分从12.14%降低为11.89%，硫分从0.52%将为0.50%，冷态性能指标M10从82.19%上升到84.60%，其余各指标均保持稳定。

焦炭质量较好地满足了炼铁生产需求，为生铁的稳步增产做出了重要贡献。

但随着高炉大型化和富氧喷煤强化炼铁新技术的发展和应用，焦比大幅度下降，焦炭在高炉中停留时间加长，其料柱骨架作用更加突出，这对焦炭质量也提出了更高的要求。

文章拟通过对有关改善焦炭质量工作的回顾及对炼焦新工艺的探讨，以期望对今后焦炭质量的提高提出一些改善措施。

2、提高焦炭质量的工作回顾近几年来攀钢在炼焦工艺上进行了逐步调整，并引进了一些国内外先进的炼焦技术来促使焦炭质量的稳步上升。

我认为目前攀钢焦炭质量的提高主要原因来自以下几个方面：（1）有针对性的进行焦炭质量对普通高炉冶炼钒钛磁铁矿的适应性研究；（2）把好原料关；(3) 优化备煤系统；(4)对配煤比的优化研究及更新配煤设备。

2.1有针对性的进行焦炭质量对普通高炉冶炼钒钛磁铁矿的适应性研究由于攀钢采用的是普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿，所以一系列的研究就表明了普通高炉冶炼钒钛矿对冶金焦的质量要求不一样，因为冶金焦在钒钛矿高炉块状带下行的过程中，块度变化很小，大约平均块度直径仅减小5%左右。

而在高炉块状带以下，焦炭除了承受机械力以外还要遇到一些叠加的其它劣化因素，对焦炭机械强度劣化起加剧的作用；另一方面由于钒钛磁铁矿结构致密，难还原，在高炉上部间接还原不强烈，故要求焦炭机械性能好、组织均匀、孔壁厚的特点。

因此，攀钢煤化工厂自建厂以来就不断优化配煤比方案，确保焦炭质量能够满足钒钛磁铁矿的冶炼要求。

目前攀钢一期焦炭M40平均已达到了76.5％以上、M10在8.0％以下，二、三期焦炭M40达85.0％以上、M10在7.0％以下，四期焦炭M40更是达90.0％以上、M10在6.0％以下的高水平，在攀钢高炉中起到了很好的骨架支撑作用，保证了高炉冶炼过程中料柱的透气性，确保了攀钢高炉的顺行。

2.2把好原料关煤的质量好坏是直接关系到焦炭质量好坏的最根本因素，为此技术质量部、煤化工厂及采购部门制定并严格执行各种管理措施，落实责任制，把好进煤的质量关。

例如采购部门随时掌握市场信息，增强效益观念，降低采购成本，做好精煤的采购工作，实施比质比价采购管理，保证来煤质量和炼焦煤的供应；质检部门抓好来煤的质量监督、检验工作，严格执行煤的取样、制样和化验的各种规章制度和岗位技术操作规程，坚持车车取样、正常取样与卸车抽样相结合、留样复查等质量工作，并成立质量外延服务小组，及时准确的掌握来煤的质量变化情况，以避免来煤质量发生重大的波动；煤化工厂加强了煤场的管理，对各种进厂来煤进行认真合理地分类、堆放，确保不混煤、不错卸，随时对煤堆质量进行质量抽查工作。

由于采取了以上管理措施，使得攀钢进厂煤质量尤其是汽车煤的质量得到根本性的好转，汽车进厂煤主要煤种质量控制情况见下表1。

表1 汽车煤主要质量控制指标2.3优化备煤系统为了保证焦炭质量能够满足高炉的生产需求，煤化工厂认真分析了从来煤进厂至焦炭出厂的每一个环节，并对任何可能影响焦炭质量的环节做了专题研究，确定了最佳的控制指标，找出最有效的方法和手段，强化煤场及备煤操作管理。

煤化工厂在贮煤场管理方面充分发挥了四大功能：一是保证焦炉正常连续生产；二是调节外部来煤的不均衡性；三是按牌号将煤进行大混堆或按煤种单独进行混匀作业；四是严格控制来煤水分。

在堆取煤作业过程中严格遵循先进先出、平堆直取的原则及“吃旧存新、平铺直取”的工艺制度，对存放时间较长的煤堆实时加强测温、降温工作，发现温度升高及时倒垛，并严格规定了要求存放的时间，以避免煤的变质。

各种煤存放时间见下表2：但是在煤炭资源紧张或受利益驱使的心态下，来煤质量表明了一些供方产生的混煤现象越来越多，对准确的备煤工作带来了很多困难，而常规的分析手段，已经不能准确表征其本来性质。

因此攀钢煤化工厂又引进煤岩分析技术来判定进厂来煤是属于混煤还是单种煤，以确保煤种的准确分类，从而掌握煤质的波动情况，客观的评价单种煤的结焦性，从而更准确的指导煤场的分堆和合堆，合理取配煤，进一步提高了配合煤的质量监控机制。

2.4配煤比的优化研究及更新配煤设备2.4.1配煤比的优化研究入炉焦炭的质量既取决于单种煤的质量，同时合理的配煤比也是另外一个非常重要的因素。

只有对各种单种煤的性质有了明确的判定，才能按各种煤的真正特性在生产中灵活的运用。

长期以来攀钢煤化工厂就联合技术质量部坚持将经济采购半径范围内的煤资源进行了全面的质量及单种煤炼焦性能研究，同时利用小焦炉进行配煤炼焦实验，为攀钢开展优化配煤，扩大炼焦煤资源范围奠定了基础。

此外，针对攀钢配合煤显微结构不合理，气肥煤偏少；攀西地区的炼焦煤偏瘦；配合煤中碱金属含量偏高等不足因素下，攀钢焦炭在历史上先后经过三次重大的配煤资源调整：1970年至1979年，期间使用的炼焦煤65%是攀煤集团生产的主焦煤，35%是盘江矿务局生产的气肥煤；第二次是1980年至1990年，除主要使用主焦煤和气肥煤外，开始增加使用攀煤集团生产的瘦煤；第三次是1990年开始使用少量的云南煤，以及部分川渝煤，特别是2005年新3号2000m3高炉投产后，云贵煤用量达到60％以上时，焦炭的冷强度、热性能直线上升，在贵州煤与广荣煤配合后，三期焦炭热性能甚至达到了60%以上，攀钢焦炭的总体质量也达到历史最好水平，有力的保证了2000m3钒钛磁铁矿高炉冶炼需求。

2.4.2 更新配煤设备配煤准确度对焦炭质量也有着非常重要的影响。

煤化工厂最早是使用人工跑盘、人工控制煤流大小的方法来调整各煤种的配量，此方法误差较大，调节滞后，劳动强度大。

煤化工厂就因地制宜成功引进了先进适用的核子秤自动配煤系统，实现了自动配煤、自动称量，较大幅度地减少了人为因素、降低了工人的劳动强度、提高了配煤的准确度，为焦炭质量的稳定率打下了坚实的基础。

3、改善攀钢焦炭质量的途径3.1 配合煤粒度的控制煤料及其组分的粉碎细度对焦炭的机械强度和物理化学性质都有着重要的影响。

通常情况下抗碎性差的煤易被过度粉碎，而含有惰性成分的煤和页岩矸石则难以被粉碎。

攀钢新3、4#焦炉就是采用了先配后粉的粒度控制工艺，使得细度(粒度<3mm的煤)达到75%。

但是我认为这样不利于对单种煤的粉碎细度进行合理控制。

但是目前受配煤场地的限制，改先粉后配工艺比较困难。

鉴于焦化厂的装炉煤细度较低，粉碎后炉煤中含矸量大块较多，建议可在备煤的粉碎机后加一筛分破碎设备，即对炉煤中含矸量大块再次进行粉碎，这样既可以避免了优质煤的过度粉碎，又可以使装炉煤的粒度分布均匀和粒度更加合理，从而可进一步改善焦炭质量。

另外也可以根据不同煤种(岩相组成的硬度差异)，按不同粒度要求分别进行粉碎和筛分，对不同煤种分组进行粉碎，提出不同粒度要求来满足焦炭的综合性能指标。

（对于硬度较高的煤种要进行细破碎，对于易粉碎的焦煤和肥煤可允许有较大的粒度）。

这种方法能够保证煤质的均匀分布，从而可以提高煤的结焦性和减少焦炭裂纹，来提高焦炭质量。

所以要不断地通过试验，优化出适宜本企业生产的最佳配煤粒度方案，来指导炼攀钢新3#、4#焦炉的生产，这对改善攀钢焦炭质量无疑会产生积极的作用。

3.2 煤调湿工艺的运用装炉煤调湿工艺是将煤在装炉之前预先干燥除掉一部分水分，使水份控制在6%左右（攀钢目前控制在10〒1%），且稳定的状态，然后再装炉。

煤调湿工艺有显著的节能、环保和经济效益，同时可以在一定程度上改善焦炭质量(包括冷态强度和热态强度)、增加焦炉生产能力、降低炼焦耗热量、稳定焦炉操作、减少炼焦污水、延长焦炉寿命。

有研究表明如果煤的水分能稳定在6.0%左右，其装炉密度可提高2%—4%，转鼓指数M40提高0.8%—1.5%，焦炭产量可提高5.0%。

目前，国内使用该工艺的焦化厂家不多，攀钢新3#、4#焦炉就将煤调湿工艺纳入焦炭研究技术，并投入使用，这将对攀钢焦炭质量的提高起了一个积极的推动作用。

3.3捣固炼焦工艺捣固炼焦工艺就是在炼焦炉外采用捣固设备，将炼焦配合煤按炭化室的大小，捣打成略小于炭化室的煤饼，将煤饼从炭化室的侧面推入炭化室进行高温干馏的过程。

通过捣固后的煤饼其堆密度从原来的740kg/m3提高到1100kg/m3，煤料颗粒间距减小，煤饼堆比重增加，可以显著改善焦炭质量。

（目前攀钢捣鼓焦炭与一期焦炭比较M40提高10%—15%，M10降低1%—3%）。

另外，在焦炭质量变化不大的条件下，捣固焦炉可以配入较多的高挥发性煤及弱粘结性煤，节约了大量不可再生的优质炼焦煤，明显降低了炼焦配煤的生产成本，为企业带来了可观的经济效益并产生了良好的社会效益。

3.4 干熄焦工艺干熄焦技术就是采用惰性气体熄灭红热焦炭的熄焦方法称之为干法熄焦。

干熄焦与湿法熄焦对比，干熄焦的焦炭M40可提高1%～3%，M10降低0.3%～0.8%，焦炭粒度均匀，反应性略有降低，进而可以改善高炉炼铁技术经济标(焦比降低2%，产量提高1%)，提高了钢铁企业的市场竞争力。

另一方面，干法熄焦还可以减少熄焦时对环境产生的污染、同时可以回收红焦显热的能量转化为电能，又能缓解电力供应。

据悉目前攀钢干熄焦的蒸汽产率已达558.95 Kg/t.比设计550 Kg/t超8.95 Kg/t，按蒸汽价格130元/t，产焦炭110万t，年修30天，干熄率95％计算，预计每年的经济效益约6000万元以上。

3.5灵活的调整结焦时间目前，攀钢的一、二、三、四期共计10座焦炉，年设计总产量将达到489万吨，完全能够满足5座高炉的供料，在供大于求的基础上也就难免存在积压焦炭的情况。

因此，适当的延长焖炉时间，提高焦饼中心温度，可改善焦炭结构，增加其致密度，从而改善耐磨强度和热性质。

4 结束语改善攀钢焦炭质量的工作任重而道远。

立足攀钢的生产实际情况，在公司有关部门的大力支持下，有计划地组织专业技术人员对国内外炼焦新技术、新工艺进行消化吸收并应用于生产，我相信攀钢焦炭质量定能得到稳步的提高。