采取技术措施提高焦炭质量分析

采取技术措施提高焦炭质量

1 前言

由于高炉容积日趋增大和喷煤量日渐提高，焦炭在高炉冶炼中扮演的角色发生了很大的变化，高炉炼铁对焦炭质量的要求也越来越高，这一点随着对高炉炼铁过程的不断深入研究，广大炼铁工作者和炼焦工作者已逐渐取得共识并不断深化。现代炼铁技术对焦炭质量的目标要求至少应当包括更高的冷热态机械强度、更低的热反应性、低灰、低硫和低且稳定的水分。

正是由于明确了焦炭质量目标要求，所以我国的广大炼焦工作者为了实现这些目标，研究、开发和应用了大量的具体技术措施，使我国生产的焦炭质量取得了显著的提高。本文拟对这些技术措施进行较为系统的整理和分析，为进一步提高和完善这些措施，促进研发出更多的技术措施搭桥和铺路。

2 提高焦炭质量的技术措施

2．1 原料的选择与预处理

炼焦煤的性质是决定焦炭质量的基本因素。所以选择适当的炼焦煤及其配比是提高焦炭的首要措施。但是，由于我国是一个炼焦煤分布不均且优质炼焦煤短缺的国家，因此针对国情合理配煤和对煤进行一定的预处理就成为提高焦炭质量的必不可少的技术措施。

(1)优化配煤

所谓优化配煤就是运用焦炭质量预测方程，在多种煤参加配比炼焦且满足一定的焦炭质量的前提下，筛选出一组成本最低的炼焦用煤及配比。显而易见，采用优化配煤技术可以在焦炭质量一定的条件下降低炼焦用煤成本，或者在炼焦煤

成本一定的条件下，提高焦炭质量。中冶焦耐已研制出将煤场管理系统、焦炭质量预测系统、配煤优化系统紧密架构成一体的优化配煤技术。该技术已成功地运用在天津天铁炼焦化工有限公司并稳定运行了一年多，使优质焦煤的配用量由原来的20％下降到10％，使每吨入炉煤成本下降25．7 元，其经济效益和社会效益巨大。日本已确立使用Ca含量高达3%〜8%的煤生产高强度、高反应性的焦炭，从而降低高炉的还原剂比。

需要指出的是，优化配煤是建立在对煤性质准确分析的基础之上，而煤岩学从煤岩组成的角度出发研究煤的性质，这是一门能够更为深刻准确地揭示煤的各种性质的学科，已在选煤、煤炭分类、炼焦领域得到广泛应用，因此，煤岩学也是优化配煤的很重要理论基础。目前，运用煤岩学理论开展优化配煤研究和应用已经受到广大炼焦工作者的广泛重视。

(2)煤料捣固

将炼焦煤料在炉外捣固，使其堆积密度提高到950 〜1150kg ／m3, —般可使焦炭M40提高1〜6个百分点，MIO降低2〜4个百分点，CSR 提高1 〜6 个百分点。在焦炭质量一定的情况下，煤料捣固

还可以多配15%〜20%的弱粘结性的气煤、气肥煤，合理利用我国煤炭资源。

我国自行开发的5．5 米捣固焦炉，已在云南曲靖投产，并正在金马、旭阳、日照、神华二期和宝丰设计施工。中冶焦耐开发的世界最高的6．25 米捣固焦炉已在唐山佳华设计施工，预计2008 年8 月底投产，它将使我国的捣固炼焦技术迈向一个新台阶。中冶焦耐还成功地将炭化炭高4. 3m、宽450mm的80型顶装焦炉和炭化炭高4.

3m、宽500mm的顶装焦炉改造成捣固焦炉，为现有顶装焦炉的改造创造了条件。现在我国已投产的捣固焦炉已超过260 座，炼焦生产能力已接近7000 万吨。

(3)型煤压块

将炼焦装炉煤的一部分进行压块成型，与其余散状煤料混合装炉炼焦，可通过提高装炉煤散密度，显著改善焦炭质量。装炉煤散密度随型煤配入量的增加而增加，当配人量为30%〜50%时，装炉煤散密度可达最大值(800kg /m3)。一般地，焦炭质量在一定范围内随型煤配人量的增加而提高。另外，如果保持焦炭机械强度不变，则可增加10%〜15%的弱粘结性煤的用量，扩大煤料的使用范围，其经济性是显而易见的。宝钢是我国唯一一家采用配型煤压块炼焦的焦化厂，其一期、三期均配置有型煤压块装置，在实际生产中，其入炉煤配人15%〜30 %的型煤压块。武钢、鞍钢为采用型煤压块技术进行了可行性研究或方案比较。

(4)煤调湿(CMC)

煤调湿是将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分，保持装炉煤水分稳定且相对较低，一般为6％左右。这项技术因其具有显著的节能、环保和经济效益以及提高焦炭质量等优势而受到普遍重视，在日本已得到迅速发展。以干熄焦发电机抽出的背压蒸汽为热源，在多管回转式干燥机内，蒸汽与湿煤间接换热。另一种煤调湿技术采用流化床，用焦炉烟道气与湿煤直接换热。

采用煤调湿工艺可将煤水分稳定在6％左右，使焦炉生产能力提

高3%〜10%，装炉煤散密度提高4%〜7%, DI15150提高0.8〜1.

5 个百分点。

目前,宝钢和太钢以蒸汽为热源、采用多管回转干燥机和济钢以焦炉烟道气为

热源、采用流化床的煤调湿装置都在设计施工,预计2007 年底投产；中冶焦耐已完成以焦炉烟道气为热源、既能调湿又能风选的煤调湿中试试验,即将进行工业装置试验。

(5)煤预成型技术(DAPS)

煤预成型技术(DAPS) 是将配合好的人炉煤(湿煤)送人流化床干

燥分级机,将其水分由9 %降至1. 8%。然后,用旋风分离方式将

粒径＜0. 3mm 的微粉分出,微粉入辊压成型机,压成小球状,再和

干燥后的大粒煤混合,加入焦炉炼焦。将发尘性高的微粉煤在干燥状

态下压实为球状后人炉,既可以提高焦炭强度,又可以使发尘性得到

抑制。采用DAPS 炼焦技术的效果见下表。

(6)选择粉碎

选择粉碎工艺根据炼焦煤料中煤种和岩相组成在硬度上的差异，按不同粉碎度要求，将粉碎和筛分(或风力分离)结合在一起，使

煤料粒度更加均匀，既能消除大颗粒又防止过细粉碎，并使惰性组份达到适当细度。该工艺能够提高煤的结焦性和减少焦炭裂纹。

由于煤粒分离方法上的差异，选择粉碎又可分为机械选择粉碎和风力选择粉碎。风力选择粉碎不仅在生产能力、投资、能耗、运行等方面显著优于机械选择粉碎，而且除了可以像机械筛分那样将大颗粒煤分离出，还可以把密度大的惰性组份和灰分高的煤分离出来，使之粉碎得更细，从而消除或减少裂纹中心，提高焦炭强度。

我国炼焦配煤中难粉碎的气煤配比较高，风力选择粉碎工艺非常适应这一煤