高炉喷吹用煤粉的可磨性试验研究_赵廷刚

煤种
晋城北 冬田良
青州 邯郸
Mad / % 0． 61 0． 41 0． 59 0． 63
Vd /% 7． 04 8． 32 28． 04 19． 73
表 Baidu Nhomakorabea 煤粉的工业分析
Ad /% 9． 70 9． 83 10． 24 10． 63
Fcd / % 83． 26 81． 85 61． 72 69． 64
111，青州为 85，冬田良为 78，晋城北无烟煤的可 磨性指数最低为 36。结合表 4 可知，晋城北无烟 煤的可磨性指数偏低，不符合喷吹用煤指标，因此 需要用配煤的方法来提高试验原料的可磨性。
结合各个煤种的煤岩显微组分分析结果，对
第4 期
赵廷刚，等： 高炉喷吹用煤粉的可磨性试验研究
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这 4 种单煤的可磨性指数进行分析，得出哈氏可 磨性指数随着镜质组反射率增大的变化趋势。如 图 1 所示，随着煤粉镜质组反射率的增大，煤粉的 哈氏可磨性指数减小，邯郸、青州、冬田良和晋城 北的镜质组反射率逐渐增大，煤化程度也依次加 深，可磨性指数依次减小，即煤化程度越高，煤越 难磨。煤岩显微组分中，丝质组容易破碎，壳质组 韧性 大，镜 质 组 则 介 于 两 者 之 间［11-12］，青 州 煤 和 邯郸煤的丝质组含量较晋城北和冬田良的丝质组 含量高，其可磨性指数也大于后者。
青州 邯郸
镜质组 92． 49 89． 44 77． 43 85． 05
丝质组 3． 19 0． 33 14． 01 10． 29
壳质组 － －
1． 556 1． 716
粘土类 碳酸盐
6． 37
－
10． 29
－
6． 81 0． 20
2． 94
－
煤的工业分析是对煤质进行判断的重要指标 之一［9］。试验所用 4 种煤样的工业分析如表 3 所 示，喷吹用煤的指标要求如表 4 所示［3，10］，由表 3 及表 4 可以看出，所有煤样的水分含量都比较低， 晋城北和冬田良的挥发分和灰分量都比较低，固 定碳含量高，指标性能都比较好，但冬田良煤含硫 量略高于喷吹用煤的指标要求； 青州和邯郸 2 种 煤挥发分高，固定碳低，这 2 种煤的灰分略高于指 标要求，其他指标都可以达到要求。
表 5 不同煤种煤样在不同磨煤温度下 的哈氏可磨性指数（ HGI）
温度 /℃
常温 50 100 150 200 250
晋城北 36 36 38 39 40 40
冬田良 78 80 82 83 86 89
青州 85 87 90 92 94 98
邯郸 111 114 114 117 122 124
2． 3 混合煤的可磨性
表 1 4 种煤粉的镜质组反射率
煤种 晋城北 冬田良
青州 邯郸
镜质组反射率
Ｒ0 ran
2． 967
2． 287
1． 092
1． 077
测定点数 n 标准差 σn －1
50
0． 274
48
0． 160
57
0． 147
57
0． 127
表 2 4 种煤粉的显微组分定量（ 质量分数） %
煤种 晋城北 冬田良
作者简介： 赵廷刚（ 1993 － ） ，男，硕士研究生，主要从事高炉喷煤方面的研究。
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钢铁研究
第 44 卷
性的研究大都是在常温下进行，与实际的磨煤机 运行条件有一定的差异，因此有必要进一步研究 在不同磨煤温度下磨制煤粉时，煤粉的可磨性指 数变化情况，以期为磨煤机更高效的运行及整个 炼铁工序的节能降耗提供一定的理论依据。
近年来，随着中国优质炼焦煤资源的日渐匮 乏，高炉喷煤在钢铁冶炼工艺环节的地位日益提 高，已成为钢铁行业节约焦炭、降低成本和改进冶 炼工艺最有效的技术手段［1-2］。在高炉喷煤的制 粉系统中，影响磨煤机的主要煤质指标为煤的可 磨性，煤的可磨性涉及到如何选择磨煤设备、能量 消耗和生产成本［3］。哈氏可磨性指数（ HGI） 是 1
将 4 种煤样分别制样至0． 63 ～ 1． 25 mm，选择 晋城北与青州煤、晋城北与邯郸煤、冬田良与青州 煤以及 冬 田 良 与 邯 郸 煤 分 别 按 质 量 进 行 3 ∶ 1、
（ State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China）
Abstract： Four kinds of pulverized coal （ Jinchengbei anthracite coal，Dongtianliang coal，Qingzhou coal and Handan coal） were tested by petrographic analysis and proximate analysis． The grindability of each individual coal was also tested，and the effects of coal grinding temperature on the Hardgrove Grindability Index （ HGI ） of individual coal of different rank were studied． Furthermore， the grindability of blended coal of different rank was also researched． The results indicated that the sulphur content of Dongtianliang coal and the ash contents of Qingzhou and Handan coal were a little higher than the accepted values for coal injection ，and the other indices could meet the requirements of coal injection． The grindability of individual coal of different rank differed quite a bit，and the grindability of Jinchengbei anthracite coal was the lowest，which could not meet the requirements of coal injection but could be improved by blending coal． The grindability of individual coal of different rank all rose somewhat with the coal grinding temperature rising，and the effect of temperature on the grindability of Jinchengbei anthracite coal was little． The HGI of blended coal was not equal to its weighted average HGI． Key words： pulverized coal； proximate analysis； grindability； coal grinding temperature； blended coal
图 2 不同煤种的煤样哈氏可磨性 指数随磨煤温度的变化规律
图 1 哈氏可磨性指数随镜质组反射率的变化趋势
不同煤种煤样的哈氏可磨性指数随磨煤温度 的变化规律如图 2 所示，可以看出，随着磨煤温度 的升高，4 种煤样的可磨性指数都增加。随着不 同煤种煤化程度的增加，磨煤温度的升高对其可 磨性指数的影响逐渐减小。磨煤温度对 2 种高挥 发分烟煤青州煤和邯郸煤以及较高阶烟煤冬田良 的哈氏可磨性指数影响比较大，而对无烟煤晋城 北的影响较小。
2 结果和讨论
2． 1 煤岩显微组分分析和工业分析
对 4 种煤粉进行显微岩相观察分析，各煤粉 镜质组反射率如表 1 所示。镜质组反射率是反映 煤粉煤化程度的本征参数，煤粉镜质组越亮，则反 射率越大，即煤粉的煤化程度 越 高 。表2 给 出 了
煤粉的各显微组分的比例含量。由表 1 和表 2 综 合分析可知，晋城北是一种煤化程度高的无烟煤， 冬田良是一种较高阶的烟煤，青州煤和邯郸煤是 2 种煤化程度较低的烟煤。
1试验
试验所用原料是晋城北、冬田良、青州和邯郸 4 种煤，所用仪器有电热恒温鼓风干燥箱、经改造 后可进行加热控温的哈氏可磨性测定仪 HM-60G 和 SZH-4 型自动标准振筛机。
将煤样在105 ℃ 的干燥箱中干燥 2 h，然后置 于空气中与空气中水分达到饱和，把 50 g 的空气 干燥基、粒度为0． 63 ～ 1． 25 mm 的煤样放入哈氏 可磨性测定仪中，旋转 60 r。用 200 目 （ 孔径为 0． 074 mm） 的标准筛将磨得的煤粉在振筛机上筛 分，称量筛上煤样的质量。由研磨前的煤样质量 减去筛上煤样质量得到筛下煤样质量，再从由标 准煤样绘制的校准图上查得哈氏可磨性指数 （ HGI） 。
2016 年 8 月 第 44 卷 第 4 期
钢铁研究 Ｒesearch on Iron ＆ Steel
Aug． 2016 Vol． 44 No． 4 ·13·
高炉喷吹用煤粉的可磨性试验研究
赵廷刚，王静松，张统忠，佘雪峰，薛庆国
（ 北京科技大学 钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083）
摘 要： 对 4 种高炉喷吹用煤（ 晋城北、冬田良、青州和邯郸） 进行了煤岩显微分析和工业分析，并且对各 单煤的可磨性指数进行了测定，研究了磨煤温度对不同煤化程度单煤的哈氏可磨性指数的影响以及不 同煤种混合煤的可磨性。试验结果表明，4 种煤中冬田良煤含硫量以及青州和邯郸 2 种煤的灰分略高 于指标要求，其他指标均可以满足喷吹用煤的指标要求； 不同煤种单煤的可磨性指数相差较大，晋城北 无烟煤的可磨性指数最低，不符合喷吹指标，需进行配煤提高其可磨性； 随着磨煤温度的升高，不同煤化 程度单煤的可磨性指数均有一些增加，对煤化程度较高的无烟煤的影响较小； 不同煤种混合后煤样的可 磨性指数并不等于各单一煤种的可磨性指数的加权平均值。 关键词： 煤粉； 工业分析； 可磨性； 磨煤温度； 混合煤 中图分类号： TF526 文献标识码： A 文章编号： 1001-1447（ 2016） 04-0013-04
Experimental research on the grindability of pulverized coal used for blast furnace injection
ZHAO T inggang，W AN G Jingsong，ZHAN G T ongzhong，SHE X uefeng，X U E Q ingguo
S/%
0． 51 0． 72 0． 47 0． 55
热值 / （ kJ·g － 1 ） 30． 82 31． 22 27． 29 27． 60
煤种
无烟煤 烟煤
高挥发分煤
Mad / %
≤ 15． 0 ≤ 15． 0 ≤ 15． 0
Vd /%
≤ 11． 0 ≤ 18． 0 ≤ 37． 0
表 4 喷吹用煤指标要求
Ad /%
≤ 11． 0 ≤ 11． 0 ≤ 9． 0
Fcd / %
≥ 80 ≥ 70
－
S/%
≤ 0． 6 ≤ 0． 6 ≤ 0． 6
热值 / （ kJ·g － 1 ） ≥ 23． 02 ≥ 22． 19 ≥ 20． 93
HGI ＞ 60 ＞ 80 ＞ 80
2． 2 磨煤温度对单煤可磨性的影响
表 5 列出了各煤种煤样在不同磨煤温度下所 测得的哈氏可磨性指数，可以看出，常温下，试验 的 4 种煤中 2 种挥发分含量较高的烟煤可磨性指 数都 比 较 高，其 中 邯 郸 煤 的 可 磨 性 指 数 最 高 为
个无量纲的物理量，可用来衡量煤的可磨性，其值 的大小反映了不同煤样破碎成粉的相对难易程 度［4］。在实际的磨煤机磨制煤粉的过程中，磨煤 机入口的温度一般在 200 ～ 300 ℃ ，出口温度在 80 ℃ 左右。相关研究表明，磨煤机出口温度尚有 一定的提升空间，提高磨煤机出口温度具有显著 的经济性［5-8］。而之前大多数研究者对煤的可磨