炼焦煤灰分对其结焦性的影响规律

Abstract：The ash of coking coals is an important factor to determine its costs. To compare the influence of ash on coking property of different coking coals from the same mine，the caking property ，the maceral property，the ash of coking coals and the quality of cokes on 40 kg poilt coke oven were analyzed. With the decrease of ash content of different coking coals，caking property is improved by different degree. Caking property of the coking coal with a better caking property has a little improvement；but caking property of the one whose caking property is worse is improved obviously. Ash of different coking coals changes differently when its ash changes. With the decrease of ash ，the strength of cokes from different coking coals has different changes. The strength of cokes from coking coals whose caking property is better has a little change，but the strength of cokes from coking coals whose caking property is worse has much improvement. Key words：coking coal；ash；maceral property；caking property
（8）焦炭光学组织的测定。按照黑色冶金行业 标准 YB/T 077—1995 中《焦炭光学组织的测定方 法》的相关规定与步骤进行测定。使用的设备为偏 反光显微镜，测定时插入起偏镜、检偏镜和石膏检 板。采用记点法统计各个组分的点数，计算各个组 分的百分数。
（9）焦炭气孔率的测定。在距离焦头固定距离 5 cm 处切取一块焦炭，经过磨光制成块光片。利用 HD 型全自动显微光度计测定电压值的大小，并按 照电压值自动对气孔结构进行筛分归类。自动测 定前只需根据实际情况分别设置好气孔、气孔壁反射 光强度的电压信号的上下限即可。测定参数如下：样 品测定面积为 2 cm×2 cm，总测定点数为 10 万点，点 间距为 8 μm，行间距为 500 μm。
本研究结合炼焦企业降低焦炭灰分的实际需 求，比较同一矿点煤种灰分差异对其结焦性的影响 规律，为合理利用不同灰分的炼焦煤优化配煤结构 提供依据。
1 试验
1. 1 试验原料 选取安徽淮北青町矿点不同变质程度的炼焦煤，
按中国煤炭分类标准分别为 1/3 焦煤、肥煤、焦煤和瘦 煤 4 种炼焦煤。经过不同程度洗选，使其灰分处于不 同范围，分别得到1/3焦煤A、1/3焦煤B、1/3 焦煤 C 和 1/3 焦煤 D，肥煤 A、肥煤 B、肥煤 C 和肥煤 D，焦煤 A、焦煤 B、焦煤 C 和焦煤 D，以及瘦煤 A、瘦煤 B 和 瘦煤 C，共计得到 15 个煤样作为试验研究煤样，其 中各煤种灰分大小次序为 D＞C＞B＞A。 1. 2 试验方法
Table 1
表 1 不同灰分青町 1/3 焦煤工业分析、黏结性及反射率参数 Proximate analysis，caking property and vitrinite reflectance parameters of
（7）焦 炭 热 性 质 与 机 械 强 度 的 测 定 。 按 照 GB/T 4000—2008《焦炭反应性及反应后强度试验方 法》对焦炭的反应性 CRI、反应后强度 CSR 进行测 定。按照 GB/T 2006—2008《焦炭机械强度的测定方 法》对焦炭的抗碎强度 M40、耐磨强度 M10进行测定。
性仪法》对炼焦煤的基氏流动度 lgMF 值进行测定。 （4）煤岩特征分析。炼焦煤煤岩分析采用德国
Leica 双目偏反光显微镜和海南大学研制的 HD 型全 自动显微光度计进行测定。按照 GB/T 6948—2008 《煤的镜质体反射率显微镜测定方法》对炼焦煤镜质 组平均最大反射率 Rmax、镜质组反射率分布标准方差 S 及其反射率分布进行测定。按照GB/T 8899—2013 《煤的显微组分组和矿物测定方法》对显微煤岩组 分进行测定。
焦炭中的灰分来自炼焦煤，炼焦煤中的灰分是 惰性物质，在炼焦过程中不软化熔融，也不收缩，灰 分的存在会增加热量的额外耗用量，并且焦炭在高 炉内加热到高于炼焦温度时，由于焦炭与灰分的热 膨 胀 性 不 同 ，焦 炭 沿 灰 分 颗 粒 周 围 产 生 裂 纹 并 扩 大，使焦炭碎裂粉化，强度降低 [1- 。 2] 一些研究及生 产实践表明[3-4]，造成高炉透气性和透液性恶化的根 本原因是焦炭在高炉下部的粉化，导致焦炭在高炉 内粉化的主要原因就是焦炭与 CO2 的碳素溶损反 应，而焦炭（炼焦煤）灰成分中碱金属和碱土金属的 存在会加速焦炭碳素溶损反应的进行；并且随着高
（5）灰分分析。按照 GB/T 1574—2007《煤灰成 分分析方法》对炼焦煤灰成分进行分析测定。
（6）小 焦 炉 试 验 。 炼 焦 煤 小 焦 炉 炼 焦 试 验 在 40 kg 试验焦炉上进行，此试验焦炉加热方式为电加 热，煤饼两面受热，其余加热面采用石棉板保护。 基本尺寸为 410 mm×560 mm×500 mm。试验操 作条件如下：实际装煤量为 36 kg（干基），装炉煤水 分为 10%，装炉煤细度不大于 3 mm 的占 85%；装煤 温度为 800 ℃，结焦时间为 8 h，焦饼温度为 950～ 1 050 ℃，采用湿法熄焦。
（1）工 业 分 析 。 炼 焦 煤 按 照 GB/T 212—2008 《煤的工业分析方法》中的相关规定与步骤对水分 Mad、灰分 Ad、挥发分 Vdaf 进行测定。炼焦煤所炼焦 炭按照 GB/T 2001—2013《焦炭工业分析测定方法》 进行测定。
（2）全 硫 分 测 定 。 炼 焦 煤 的 全 硫 分 St ，d 按 照 GB/T 214—2007《煤中全硫的测定方法》进行测定。 炼焦煤所炼焦炭的全硫分 St，d按照 GB/T 2286—2008 《焦炭全硫含量的测定方法》进行测定。
MCI＝Ad
×
w(Fe
2
O
3)＋1.85w(K2O)＋2.2w(Na
(100－Vd)×(w(SiO
2O)＋1.6w(CaO)＋0.83w(MgO)＋0.9w(MnO)
2)＋0.41w(Al2O3)＋2.5w(TiO2))
×
100%（1）Fra bibliotek煤样1/3 焦煤 A 1/3 焦煤 B 1/3 焦煤 C 1/3 焦煤 D
2 结果与讨论
2. 1 炼焦煤中灰分变化对煤质的影响 不同灰分的青町 1/3 焦煤工业分析、全硫分 St，d
分析、黏结性分析和镜质组平均最大反射率见表 1， 镜质组反射率分布见表 2，煤岩显微组分测定结果
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钢铁
第 52 卷
见表 3，灰分测定结果见表 4，表 4 中灰分催化指数 MCI 值的计算公式见式（1）[10]。
进行了研究，研究表明，炼焦煤中灰分催化指数对 所炼焦炭反应性和反应后强度影响显著，焦炭反应 性与灰分催化指数呈正相关关系，焦炭反应后强度 与灰分催化指数呈负相关关系。刘虎才[8]等对煤中 灰分对焦炭热性质的影响进行了研究，发现高温环 境下焦炭的灰分组成是影响焦炭热性质的关键因 素；钾、钠可加速焦炭的碳溶反应，降低焦炭的热性 质。孔德文[9]等通过灰分添加试验得到不同灰分的 焦 炭 ，研 究 了 灰 分 对 焦 炭 碳 溶 反 应 起 始 温 度 的 影 响。研究表明，随着焦炭灰分的增加，焦炭碳溶反 应起始温度逐渐降低。
Influence of ash of coking coals on its coking property
ZHANG Dai-lin1， LIN Hui-xin1， WANG Xiao-ting1， WANG Pei-zhen2
（1. Anhui Key Laboratory of Coal Clean Conversion and Utilization，Anhui University of Technology，Ma'anshan 243002，Anhui，China； 2. School of Electrical and Information，Anhui University of Technology，Ma'anshan 243002，Anhui，China）
炉中焦炭与煤气流的充分接触，存在着碱循环与富 集现象。焦炭（炼焦煤）中灰分包含十多种矿物质， 一般都用氧化物来表示，其中 K2O、Na2O（碱性氧化 物 ）是 焦 炭 碳 溶 反 应 的 强 、正 催 化 剂 ；MgO、CaO、 BaO（碱土金属）以及 V2O5、MnO2、Fe2O3、CuO、ZnO （过渡金属）是弱、正催化剂；TiO2 和 B2O3 是强、负 催化剂，Al2O3 和 SiO2 对焦炭的碳溶反应几乎无影 响 。 [5] 在中国的炼焦煤资源分布中，大部分的肥煤 和焦煤属于高灰难洗选煤，低变质程度的气煤和 1/3 焦煤较容易洗选 。 [6] 因此，通过洗选工艺将炼焦煤 的灰分控制在合理的范围之内，从而保证焦炭灰分
（3）黏结性分析。按照 GB/T 5447—2014《烟煤 黏结指数测定方法》对炼焦煤黏结指数 G 值进行测 定。按照 GB/T 479—2000《烟煤胶质层指数测定方 法》对炼焦煤胶质层指数（胶质层最大厚度 Y 值、胶质 层最终收缩度 X 值以及体积曲线）进行测定。按照 MT/T 1015—2006《煤的塑性测定——恒力矩基氏塑
（1. 安徽工业大学煤洁净转化与综合利用安徽省重点实验室，安徽 马鞍山 243002； 2. 安徽工业大学电气信息学院，安徽 马鞍山 243002）
摘 要：炼焦煤灰分是决定其价格的重要因素，为比较同一矿点煤种灰分对结焦性质的影响规律，对各炼焦煤进行 黏结性、煤岩特征、灰分等分析并进行 40 kg 试验焦炉炼焦试验分析。研究表明，不同煤种炼焦煤灰分降低对黏结 性改善幅度不同，黏结性较好的炼焦煤当其灰分降低时，黏结性改善不明显；黏结性较差的炼焦煤当灰分降低时， 其黏结性改善较为明显；且不同煤种炼焦煤灰分降低时灰组成变化规律不同。不同煤种炼焦煤灰分降低时所炼焦 炭其强度变化程度不同，黏结性较好的炼焦煤，当其灰分降低，所炼焦炭强度变化幅度不大；黏结性较差的炼焦煤， 当其灰分降低时，所炼焦炭强度改善较大。 关键词：炼焦煤；灰分；煤岩特征；黏结性 文献标志码：A 文章编号：0449-749X（2017）08-0010-09
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51574004） 作者简介：张代林（1968—），男，硕士，教授； E-mail：agdzdl@； 收稿日期：2016-11-04
第8期
张代林，等：炼焦煤灰分对其结焦性的影响规律
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是高炉生产的要求。 武晋晶[7]对炼焦煤中灰分对焦炭热性能的影响
第 52 卷 第 8 期 2 0 1 7 年 8月
钢
铁
Iron and Steel
DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20160489
炼焦煤灰分对其结焦性的影响规律
Vol.52，No.8，p10-18 August 2017
张代林 1， 林慧薪 1， 王晓婷 1， 王培珍 2