如何根据配合煤指标预测焦炭质量

摘 要:在进行炼焦生产中配合煤指标是影响焦炭质量的主要因素之一 。如何在降低成本的情况下生产出合格的焦炭是各个焦炭生产企业主要研究的课题之一 。配合煤指标主要包括:化学成分指标即灰分、硫分和磷含量,工艺性质指标即煤化度和粘结性,煤岩组分指标和工艺条件指标即水分、细度、堆密度等 。衡量焦炭质量好坏的指标主要包括:焦炭的粒度、抗碎强度和耐磨强度、热反应性和反应后强度 。
关键词:配合煤;指标;焦炭;强度
前言
如何根据配合煤指标预测焦炭质量
随着高炉的大型化对冶金焦炭的质量要求的提高及我国煤炭资源的分布不均匀,导致我国焦炭行业必须采用多种煤配合炼焦 。用两种或者两种以上的煤均匀的按照适当的比例配合就叫做配合煤 。配合煤的几种主要的指标为水分、灰分、挥发份、硫份、细度等指标 。每项指标都是影响焦炭质量的重要因素之一 。
(1)配合煤的水分多少和其稳定与否,对焦炭产量、质量一级焦炉寿命都有很大影响 。首先对生产来说,水分高将延长结焦时间,配合煤的水分每增加1%,要求立火道温度上升5~7摄氏度,炼焦耗热量增加30kj/kg,结焦时间延长10~15分钟,从而降低产量 。其次配煤水分过高,产生的酚水量增加 。此外,煤料的堆密度与水分有较大关系,干煤堆密度最大,随着水分增加密度减少,当配合煤水分为7%~8%时,堆密度最小,为干煤堆密度的85%左右,对煤进行干燥可使堆密度增加,从而改善煤料的粘结性 。但是水分过小不利于生产操作,所以配合煤的水分一般要求在7%~10%之间,并保持稳定,以免影响焦炉加热制度的稳定 。
(2)配合煤的灰分在炼焦后全部转入焦炭中,一般配么的成焦率为70%~80%,焦炭的灰分为配煤的1.3~1.4倍 。灰分是惰性物质,配合煤灰分高则粘结性降低 。灰分的颗粒较大,硬度比煤大,它与焦炭物质之间有明显的分界面,而且膨胀系数不一样,当半焦收缩时,这个界面上的应力集中,成为裂纹的中心,灰分颗粒越大则裂纹越宽、越深、越长,所以配合煤的灰分高焦炭的强度低 。配煤的灰分指标是按焦炭规定的灰分指标经计算得来的,即配煤灰分(A煤)=焦炭灰分(A焦)×全焦率(K,%)不同用途的焦炭对灰分的要求各不相同,我国的一级冶金焦的灰分≤12%,按成焦率75%计算,配合煤灰分≤9%比较适合,炼气化焦时,配合煤则为15%左右 。
(3)配合煤的硫分也是影响焦炭质量的重要指标之一 。当焦炭含硫高时,会使生铁含硫提高,质量较低,增加高炉碱度使高炉操作恶化 。通常焦炭中的硫份每增加0.1%,焦比增加1.2%~2.0%,高炉生产能力下降2% 。在炼焦过程中配合煤当中约有60%~70%转入焦炭,因配合煤的产焦率为70%~80%,故焦炭硫分约为配合煤硫分的80%~90% 。由此可根据焦炭对硫分的要求计算出配合煤硫分的上限 。我国一级冶金焦的硫份要求是≤0.6%,所以配合煤的硫分≤0.75% 。
(4)配合煤中的磷分几乎全部转化到焦炭中,由于含磷量高的焦炭将使生铁冷脆性变大,因此生产中要求配合煤的含磷量低于0.05%,中国的冶金焦和铸造焦出口时,外商对磷含量的要求十分严格,气化焦对磷含量一般没有特殊要求 。
(5)配合煤的煤化度是表述煤的变质程度,常用的指标是挥发分Vdaf和平均最大反射率Rmax,两者之间有密切的联系 。根据鞍山热能研究院对我国148种煤所做的回归分析得出如下方程
Rmax=2.35-0.04Vdaf
确定配合煤的煤化度控制值应从需要、可能、合理利用资源、经济实效等方面综合权衡 。配合煤的挥发分过高由于其收缩系数大,导致焦炭的平均粒度过小,抗碎强度低 。但挥发份又与化学产品的产率成正比,从兼顾焦炭质量以及焦炉煤气和炼焦化学产品产率出发,各国通常将装炉煤挥发分控制在28%~32%范围内 。生产大型高炉所用焦炭的常规炼焦配合煤,煤化度指标控制的适宜范围是Rmax=1.2%~1.3%,相当于Vdaf=26%~28% 。但还应视具体情况,并结合粘结性指标的适宜范围一并考虑 。气化焦用煤的挥发分应大于30% 。


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