捣固焦炭质量与入炉煤性质的关系.doc

捣固焦炭质量与入炉煤性质的关系 凤霞　吴　琼　孙超祺　郭　琴　董晴雯　史世庄 （武汉科技大学，武汉430081） ? 　　捣固炼焦在我国发展迅速，至2012年，捣固炼焦的产能已达到1.55亿t/a，占总机焦产能的30%以上，且其所占比例还在逐年扩大。捣固炼焦可以改善焦炭质量，扩大炼焦煤源，进而解决高炉炼铁对优质煤炭资源过分依赖的问题。并且可使配煤方案更灵活，提高焦炉的生产能力。但是，研究者对捣固炼焦改善焦炭质量的效果、捣固炼焦煤种的适应性有着不同的看法，致使对捣固炼焦的优势及适应性的认识产生了混乱。并且，捣固炼焦焦炭质量的改善效果、改善效果与入炉煤性质的关系、适于捣固炼焦的煤质范围都未见深入研究，使捣固炼焦的建设和生产具有一定的盲目性。例如，采用常规炼焦的配煤进行捣固炼焦，在粘结能力过剩、挥发分较低时建捣固焦炉等，这都严重阻碍了捣固炼焦的发展，本文拟对这些问题作初步探讨。取武钢生产用单种煤进行配煤炼焦，在堆积密度为1.1 t/m3及0.8 t/m3的条件下，分别进行了捣固炼焦和常规炼焦的对比试验，以探讨捣固炼焦改善焦炭质量的效果，进而建立改善效果与煤质参数的数学关系，分析适于捣固炼焦生产的煤质范围，用以指导捣固炼焦的生产，促进捣固炼焦的发展。 ? 1　　试验 1.1　试验原料 　　试验用原料煤取自武钢焦化公司的生产用单种煤，包括气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤及瘦煤，分别产于河南、河北、山东、山西、陕西、青海等地。将单种煤粉碎至细度≥90%，混匀后进行各种性质分析，供配煤炼焦使用。 1.2　配煤方案 　　根据国内外的常规与捣固炼焦的生产经验和试验的需要，采用常规配煤（不添加诸如无烟煤、焦粉、不粘煤等添加剂），共选用15个配煤方案，各方案入炉煤的挥发分（Vdaf）控制在24.85%～34.75%,　粘结指数（G）控制在52.4～89.0，胶质层最大厚度（Y）控制在9.0～19.0mm，灰分（Ad）控制在8.31%～10.11%, 催化指数（MCI）在3.0%～7.0%，并且尽可能地使各指标在该范围内均匀变化。 1.3? 焦炭制备 　　炼焦试验在武汉科技大学试验焦炉上进行。试验焦炉采用硅碳棒加热，程序升温。将ty炉煤的水分调至10%，装入200 mm × 220 mm × 250 mm的铁箱，装入的干煤质量为7.0 kg，入炉煤细度控制在90％以上。用捣固锤将铁箱中的煤人工捣打至一定的堆积密度，保持捣固炼焦试验入炉煤的堆密度为1.1 t/m3，常规炼焦试验入炉煤的堆积密度为0.8 t/m3。当炉膛温度为800时，煤连同铁箱一起入炉，焦饼中心温度为950时出焦，结焦时间为5.5 h。采用湿法熄焦，焦炭经落下试验后，进行各项性能指标的检测和分析。 1.4　分析方法 　　单种煤和配合煤的Mad 、Ad、Vdaf按GB/T 212-2008测定，St,d按GB/T 214-2007采用YX-DL型一体化定硫仪测定，G按GB/T 5447-1997测定，Y和X按GB/T479-2009测定。配合煤的灰成分参照GB/T 1574-2007采用美国Thermo Elemental公司生产的IRIS-Advantage全谱直读等离子体发射光谱仪（ICP-AES）测定，并按下式计算配合煤的矿物质催化指数MCI 。 MCI={Ad×[w(Fe2O3)+1.85w(K2O)+2.2w(Na2O)+1.6w(CaO)+1.91(BaO) +0.83w(MgO)+0.9w(MnO)]}/{(100－Vd)[w(SiO2)+0.41w(Al2O3)+2.5w(TiO2)]} ? 　　焦炭的Mad 、Ad、Vdaf按GB/T 2001-1991测定，St,d按 GB/T 2286-1991采用YX-DL型一体化定硫仪测定，CRI、CSR按GB/T 4000-2008测定，M25、M10参照 GB/T 2006-1994采用自动实验转鼓测定，Pa 、Pt按GB/T 4511.1-2008测定。 ? 2　　结果与讨论 2.1　捣固焦炭质量的改善效果与入炉煤性质的关系 　　焦炭质量的控制指标包括Mt 、Ad、Vdaf、 St,d 、M25、M10、CRI和CSR等，而焦炭的Mt取决于熄焦方式，焦炭的Vdaf 是成熟程度的标志，本研究采用湿法熄焦，尽量使Mt稳定，Vdaf＜1.9%。大量的研究表明，捣固（入炉煤堆积密度的增大）对焦炭的Ad和St,d的影响不大，捣固焦炭和常规焦炭的化学性质、光学组织等差别不明显。但其强度及气孔特性发生了比较显著的改变。焦炭的反应性CRI和反应后强度CSR取决于入炉煤的煤化度（Vdaf、Rmax）、粘结性（G、Y、b、基氏流动指数MF）和灰成分的催化指数MCI。而焦炭的抗碎强度M25、耐磨强度M10、显气孔率Pa、总气孔率Pt一般取决