炼焦煤对质量要求

炼焦用煤对煤炭质量的要求

1、单种炼焦煤的结焦特性及其在配煤中的作用

(1)气煤：气煤在加热时能产生较多的胶质体。但这种胶质体的热稳定性差，容易分解。气煤由半焦转变为焦炭时，产生大量挥发物，因此收缩度大，形成焦炭纵裂纹多，块度小，机械强度较低。但在配煤中配入气煤，可以增加化工产品的回收率，降低煤的膨胀压力。（2）肥煤：肥煤在加热时能产生大量胶质体，热稳定性较好，所以成焦时熔融性良好；但是由于肥煤成焦时，其内部应力未及松弛，会产生较多的横裂纹。肥煤在配煤中的作用很重要，被认为是基础煤，因为它具有很强的粘结力，可以粘结一部分弱粘煤炼成强度较好的冶金焦炭。

（3）焦煤（通常称主焦煤）：炼焦煤具有中等挥发分与中等胶质层，单独炼焦时形成热稳定性很好的胶质体，能炼制成块大，裂纹少，耐磨性好的焦炭。在工业不发达时常用它单独炼焦。但在现代室式焦炉中用焦煤单独炼焦时，由于收缩小，膨胀压力大，造成推焦困难，甚至损坏焦炉。在配煤中它可以起到提高焦炭强度的作用。

（4）瘦煤：瘦煤在加热时产生的胶质体量少，形成的焦炭块度大，裂纹少，但不耐磨。在配煤中配入瘦煤可以增加焦炭的块度。

2、焦炭在高炉炼铁中的作用

高炉炼铁使用的炉料包括铁矿石（天然矿石，烧结矿或球团矿），溶剂（石灰石或白云石），和焦炭，炉料从炉顶依次分批装入炉内。焦炭在高炉炼铁中的作用可以概括为：

（1）提供热量：焦炭在焦炉风口前的回旋区内激烈燃烧，燃烧产生的热能是高炉冶炼过程中的主要热源。

（2）还原作用：焦炭在回旋区内燃烧生成的高温煤气，在上升过程中将热能传给炉料，使之与焦炭发生吸热反应，生成CO和H2，随后CO与铁矿石中的铁氧化物发生还原反应转化为金属铁。

（3）骨架作用：高炉冶炼过程都发生在煤气上升和炉料下降的相向运动和相互作用之中，整个料柱的透气性是高炉运行的关键。在料柱上部，焦炭起煤气流分配层的作用；在料柱中部，焦炭起骨架作用，支撑着已经熔融的铁矿石，使煤气正常上升；在料柱下部，高温下仍以固态块状存在的焦炭与已经成为液态的铁水和熔渣混在一起，成为煤气上升与铁水、炉渣下降的疏松骨架。

3、焦炭的部分概念及质量标准：

抗碎机械强度（M40）：指焦炭在转鼓中转动一定时间后，大于40mm的重量所占式样总量的百分数。

抗耐磨械强度（M10）指焦炭在转鼓中转动一定时间后，小于10mm的重量所占式样总量的百分数。

4、焦炭质量对高炉炼铁的影响

（1）抗碎强度M40、抗磨强度M10的影响：M40每降1%，高炉利用系数降低3%-4%，焦比（冶炼1吨生铁所消耗的焦炭的重量）增加1。3%-5%；M10每降低0。1%，高炉生产能力提高0。3%-1。3%，焦比降低0。2%-0。6%。

（2）硫分：炼焦时，煤中的硫分约60%转入焦炭，硫是焦炭中的有害杂质，能使生铁变脆。为了脱除焦炭过高的硫分，需增加溶剂石灰石和焦炭的用量，从而降低了高炉的利用系数，使生铁产量下降。焦炭的硫分每提高0。1%，石灰石和焦炭的用量将分别增加3。7%和1。8%，高炉生产能力降低2%-2。5%。冶金焦的硫分规定不大于0。8%。

（3）灰分：炼焦时，煤中的灰分全部转入焦炭，如精煤灰分8%，焦炭灰分就会达到12%左右。焦炭灰分每提高1%，焦炭用量增加2%-2。5%，溶剂石灰石的用量增加4%，高炉生铁产量降低3%，焦炭强度下降2。2%。

（4）挥发分：根据焦炭的挥发分可以判断焦炭的成熟程度，挥发分大于1。5%的焦炭为生焦，小于0。5%-0。7%，表示炼焦过火，一般成熟适度的焦炭挥发分在1%左右。（5）水分：焦炭水分一般为3%-7%，水分变动，影响计量并引起高炉炉况波动。

5、主要炼焦工艺介绍

（1）配煤炼焦：是将气、肥、焦、瘦不同煤种的煤，按一定比例进行配比，在自然状态下由焦炉顶部装入焦炉进行炼焦的工艺。一般配比为气煤25%，肥煤15%，瘦煤10%，主焦煤和1/3焦煤50%，配合后可燃基挥发分在25%左右，我国武汉钢铁公司、莱芜钢铁公司、马鞍山钢铁公司、上海焦化厂等许多大型钢铁焦化企业均采用配煤炼焦工艺。

（2）捣固炼焦，即将配煤在捣固机内捣实成体积略小于炭化室的煤饼后，推入炭化室炉进行炼焦。煤料捣固后，一般堆比重可由散装煤的0。72t/m3提高到0。95-1。15t/m3，因而煤粒接触致密，使结焦过程中胶质体充满程度大，并减少气体析出速度，从而提高膨胀压力和粘结性，使焦炭结构致密。但随着粘结性的提高，煤料结焦过程中的收缩应力加大，因此，对粘结性较好的配煤，所得焦炭裂纹增加，块度和强度均要下降。据此，对于气煤配量较多的配煤，在粉碎配入适当数量的瘦化组分（焦粉或瘦煤等）和少量焦、肥煤的条件下，可以得到抗碎和耐磨指标均较好的焦炭。

捣固炼焦是近几年发展起来的一种新的炼焦工艺，可增加气煤或弱粘煤配比，气煤配比可配到65%以上，配合后干燥无灰基挥发分可在29%-34%之间，水分在9%-11%之间，焦炭的强度较好。捣固炼焦适合我国强粘结煤紧缺的国情，近几年发展较快。如青岛管道煤气公司、蒙西焦化及近几年新上的焦炉多采用这种工艺。

6、炼焦用煤对焦炭质量的总体要求

炼铁高炉对焦炭质量提出了较高的质量要求，为了炼出符合质量要求的冶金焦炭，对于冶炼精煤主要质量指标有以下要求：

（1）配煤灰分：配煤中的灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，成为生产冶金焦的主要质量指标之一，因此应当控制配煤的灰分。煤的成焦率一般在75%左右。由于配煤中灰分全部转入焦炭中，所以焦炭的灰分要比配煤灰分高1。3倍左右。在生产上要求配煤灰分小于10%。（2）配煤硫分：硫分煤中通常以黄铁矿、硫酸盐和硫的有机化合物三种形式存在。通常洗选一般只能除去黄铁矿硫，而配煤中的硫约有85%-90%残留于焦炭中。因此配煤中的硫分越低越好，炼焦配煤的硫分一般应小于1。0%。

（3）配煤挥发分：为了满足钢铁工业对冶金焦的需要，又能尽量多生产化学产品，顶装机焦配煤干燥无灰基挥发分一般在25%-30%。受资源限制，我国炼钢焦配煤中的气煤用量一般较高，有的焦化厂配煤挥发分达到32%。近几年来，根据我国肥煤、主焦煤紧俏的资源情况，大力推广捣固炼焦新工艺，气煤配比可以达到75%，配煤干燥无灰基挥发分超过34%。

（4）配煤的胶质层厚度：胶质层是表示煤在加热时产生液体的数量的指标。配煤中必须具有一定的液体物质来粘结其他不能熔融的物质，使之成为坚固的冶金焦炭。配煤对胶质层的要求厚度为15-20毫米。但某大型焦化厂多配气煤后的配煤胶质厚度仅为13-14毫米，也炼出了比较好的冶金焦炭。炼焦要求G>65 Y17-25

以上几个指标，都根据单种煤的相应指标及配煤比例，按加权平均法计算的。