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淡谈鞍钢配煤技术的研究

更新时间：2015.11.23 新闻来源：

摘要鞍钢化工总厂建厂58年间，配煤炼焦技术的不断进步，确保焦炭质量达到了高炉大型化和高煤比冶炼的需求，并且逐年稳步提高。目前焦炭质量M40平均达到82．5％，CSR平均为60．0％，高炉喷吹煤比平均约160 kg／t。

l前言
高炉大型化及喷吹煤粉量的不断提高，焦炭作为高炉发热剂和还原剂的功能部分被喷吹煤粉所替代，但焦炭作为高炉料柱骨架，保持炉内料柱透气和透液的作用喷煤是不能替代的，而且随着喷吹煤粉量的增加，焦炭的负荷增大，这就要求高炉用冶金焦炭质量要适应高炉冶炼的需求不断提高。鞍钢配煤炼焦的原则是焦炭质量应与喷吹煤粉水平同步提高，确保焦炭质量满足高炉生产要求。鞍钢配煤炼焦技术的进步满足了焦炭提质的需求。为此，炼焦工作者不断开发新煤种来扩大炼焦煤资源，稳定配煤炼焦生产。
2炼焦煤质量评价
炼焦煤是由多种大分子多环芳烃类有机物和无机矿物组成的复杂混合物，目前评价炼焦煤质量的方法很多，但每种评价方法都有其局限性，都只能反映炼焦煤的一个侧面，到目前还没有一种方法，用一两项参数就能完整地描述和表达炼焦煤的炼焦特性，为此，鞍钢总结多年研究及实践经验，用常规煤质技术指标评价煤质的同时，目前还将单种煤炼焦试验、煤岩特性也作为炼焦煤质量的重要评价参数。
按照评价方法应简单、迅速、科学合理的原则，首先用煤的灰分、挥发分、胶质层厚度、粘结指数初步评价煤的变质程度、胶质体数量、粘结性；用煤的镜质组反射率进一步分析煤的变质程度，用煤的反射率分布图分析煤的混质程度。最后进行试验焦炉炼焦试验评价煤的结焦性。综合考虑煤的各项指标后，按照企业用煤标准，划分类别和组别。
3扩大炼焦煤源
鞍钢目前焦炭质量M40平均达到82．5％，CSR平均约60．0％，其中长焰煤配比约5．0％，贫瘦煤比例约10％。
通过新煤源的开发，配煤结构优化，炼焦用煤源由年产焦炭500万吨时的20多个，扩展到年产焦炭625万吨时的50多个。新煤种的增加并未引起焦炭质量的波动，这是由于有“鞍钢新煤种评价方法及其标准”作保证，确保了符合配煤炼焦用煤标准的煤进人生产线。
4配煤炼焦技术
4．1煤源调研
进行煤资源调研，摸清了目前鞍钢主要用“基地煤”资源储量，开采量，洗精煤产量，可供鞍钢数量及潜在供量，同时掌握了各地方煤资源，为鞍钢扩大炼焦煤资源，提供了开发方向。
4．2煤中矿物质对焦炭质量的影响
煤中的矿物质在炼焦过程中经历了一系列化学变化后，基本上全部转入焦炭中。一般以氧化物的形态存在。在实验室，采用在入炉煤中配加这些氧化物和用液相吸附法，将这些氧化物负载到焦炭多孔体中，测定所得焦炭的热性质。试验结果表明：氧化物对焦炭的反应性分为正催化作用和负催化作用。正催化作用氧化物的催化作用顺序：BaO>Fe2O3>CaO>PbO2>ZnO>CuO>MnO2≈V2O5>MgO。负催化作用：B2O3>TiO2。
测定煤的灰成分并按上述试验结果将对焦炭与二氧化碳正催化作用的矿物质及负催化作用的矿物质分别放在分子上和分母上并赋予权重系数，计算矿物质催化指数。矿物质催化指数揭示了某些煤种单种煤焦炭反应后强度偏低的另一方面原因。我们准备进一步开展这方面的研究，并将用于指导配煤炼焦生产和新煤种评价
上述试验结果的另一项应用是用含～定浓度的硼酸水溶液熄焦，用块焦反应性测定装置检测焦炭的反应性和反应后强度，分析硼酸对焦炭热性质的影响。实验室试验和工业试验结果均表明，用硼酸水溶液熄焦可改善焦炭反应性和反应后强度。工业试验结果焦炭反应性降低2．22％，反应后强度提高3．74％。但用硼酸水熄焦时，产生的“酸雨”对生态环境影响较大。
4．3优化细化分组配煤
鞍钢目前所用炼焦煤分别产于黑龙江、河北、山西、辽宁、内蒙古等省的三十多个矿点，煤种数量多，性质差异大，如不对其进行细化分组使用，来什么煤用什么煤，生产实践表明焦炭质量波动难以避免，鉴于此，开展了优化细化分组配煤，稳定提高焦炭质量的研究工作。
用煤岩参数结合煤的常规技术指标评价单种煤质量，同时利用煤岩反射率分布曲线图判断煤的混质程度，最终按单种煤质量将炼焦用煤进行细化分组。
优化细化分组配煤试验结果表明焦炭质量M40达到82．5％，M10为6．6％，与基准期焦炭比较M40提高约1．7％，M10降低约0．1％，硫份升高0．03％，灰份降低0．16％。
4．4煤岩配煤利用煤岩学参数指导炼焦配煤，是近几十年来焦化工业的一项重大革新技术。目前各国发展起来的配煤技术，几乎无不与煤岩学有着密切的联系，煤岩配煤原理已成为炼焦配煤技术的理论基础。
通过煤岩学的研究了解煤中各种有机组分和无机矿物的组成情况，不同显微组分的性质不同，它们在炼焦过程中的作用也不一样。根据各类煤岩组分在成焦过程中的特点，可以将它们划分为两类：一类是在加热过程中能熔融并可形成活性键的活性组分，具粘结性；另一类是在加热过程中不熔融、也不能(或很少)形成活性键的惰性组分，无粘结性。炼焦配煤的基本要求之一，就是要使得配煤中的活性组分与惰性组分的含量达到最优化。
依据我们的研究结果，常规炼焦工艺用配煤方案的评价，可以根据配合煤的镜质组反射率分布图来判断，如果配合煤反射率没有大的凹口，并且反射率大多分布在1．1左右，可以判断该配煤方案较好，若配合煤的镜质组反射率分布图不理想，可即刻对煤种和配比进行调整，直至满意为止。实验室试验验证了上述理论，但常规配煤方案的评价方法不适合于捣固炼焦用配煤方案。
5鞍钢焦炭质量
鞍钢股份公司化工总厂有焦化技术中心，承担的一项主要研究工作是煤焦技术研发。焦化技术中心配备有煤岩及常规煤质分析检测仪器设备，实验焦炉有40公斤和200公斤各一座。多年来对炼焦用煤进行了深入细致的研究，取得了丰硕的科研成果，有多项成果已在生产中得到应用。
鞍钢的焦炭质量从1976年～2006年的30年间有过几次明显的质量提高。第一次是由1978年焦炭质量M40：70．6％。Ml0：9．7％提高到1979年M40:73．1 %和M10：9．5％；第二次是焦炭质量从1991年M40：72．9 %上台阶达到1992年：M40：76．1 %，M10从8．5％降低到7．8％。之后一直到1996年的五年间M40在76．1～76．7 %之间波动，1998年、1999年和2000年的三年间焦炭质量M40每年提高约1％，到2000年焦炭质量再上台阶M40达到79．13％，M10从1998年的7．43 %降低到2000年的7．3l％，2001年、2002年和2003年的三年间，焦炭质量一年前进一小步，到2003年M40达到79．6％，Ml0降到7．08％。2007年焦炭质量M40平均82．5％，Ml0平均，CSR平均60．0％。鞍钢焦炭质量的不断稳步提高与鞍钢配煤炼焦技术的进步是紧密相关的。
6 结语
鞍钢焦炭质量逐步提高，满足了鞍钢高炉技术进步对焦炭质量提出的要求。使得鞍钢高炉喷吹煤粉量平均达到160kg／t。鞍钢焦炭质量逐年提高的一个重要原因是鞍钢配煤炼焦的技术进步。主要体现在不断完善炼焦煤的质量评价方法，优化细化分组配煤，煤岩技术等项研究工作的有效开展及实施。建立了鞍钢的配煤结构优化方法，为今后建立“鞍钢配煤炼焦人工智能”奠定了厚重的基础。

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