配煤成本低与焦炭质量优如何兼得—焦炭灰分控制技术应用研究.doc

　　张启锋曹银平刘全程乐意 　　焦炭质量有冷热强度、灰分、硫分和粒度共8项指标，当其8项指标控制水平越高，则该焦炭越具有优质焦炭的水平，满足高炉用焦需求的程度就越高。但是，近年来国内炼焦煤煤质劣化以及低灰低硫优质强黏煤资源紧缺，给焦炭质量的控制带来了严重影响。迫于资源现状和生产成本的压力，国内外绝大多数钢铁企业对焦炭质量的控制，在焦炭冷热强度与灰分、硫分之间呈现“翘翘板”现象，即为保冷热强度，焦炭灰分均控制较高。不过，多年来，宝钢在配煤技术的研究领域及焦炭质量的控制方式上，遵循“低配煤成本同时兼顾焦炭综合质量不劣化”的原则，即在控制配煤成本的前提下，追求焦炭冷热强度不劣化的同时，对焦炭灰分也进行严格控制。 　　焦炭灰分预测及影响因素分析 　　在炼焦过程中，煤里的灰分全部残留在焦炭里，所以焦炭灰分的直接影响因素即是炼焦配合煤的灰分。当配合煤灰分一定时，单位吨煤生产出来的焦炭量也影响焦炭灰分的高低，而单位吨煤生产出的焦炭量高低的影响因素是配合煤挥发分。因此，在炼焦过程中，剔除炼焦工艺操作过程对焦炭灰分的影响，单纯从配煤角度分析，决定焦炭灰分高低有配合煤灰分和配合煤挥发分两个因素。 　　经预测，配合煤灰分上升，焦炭灰分同步上升；配合煤挥发分下降，焦炭灰分同步下降。在配合煤挥发分一定的前提下，配合煤灰分每增加1%，焦炭灰分约增加1.3%；而在配合煤灰分一定的前提下，配合煤挥发分（干基）每降低1%，焦炭灰分将降低0.1%~0.2%。配合煤灰分对焦炭灰分的影响程度是配合煤挥发分对焦炭灰分影响程度的11.5倍~12.5倍。也就是说，对于焦炭灰分的影响，90%是由配合煤灰分造成的，10%是由配合煤挥发分造成的。 　　从2007年开始，国内炼焦煤性质普遍劣化，表现在黏结性变差、灰分上升、肥煤挥发分上升等方面，各个钢铁企业一般都在配煤生产中采用增加焦煤和肥煤的配入比例来保证焦炭冷热强度不下降，这样势必造成焦炭的灰分增加。从2007年开始，由于资源紧张，宝钢进厂炼焦煤除主焦煤之外，所有煤炭的灰分都普遍上升，其中肥煤上升了0.3%左右；1/3焦煤上升了0.2%左右；气煤上升了0.2%左右，瘦煤上升了0.4%左右。同时，肥煤挥发分的普遍上升，加剧了配煤生产中肥煤灰分对焦炭灰分的影响程度。因此，在保证焦炭冷热强度不劣化的前提下，控制焦炭灰分可以采用以下途径：寻找低灰资源；开发低灰1/3焦煤资源；肥煤对焦炭灰分的影响程度要大于其他煤种，采用低肥煤技术进行配煤。 　　石油焦在配煤生产中的应用 　　石油延迟焦是石油加工副产品，其灰分很低（1.0%）。延迟焦的灰分特别低是其一大特点，其灰分大多在0.5%以下，所以它用作炼焦配煤的降灰潜力最大。宝钢从2009年初开始对石油焦在炼焦配煤生产中替代瘦煤使用的可行性进行研究，并在瘦煤资源紧张和灰分上升的情况下投入大生产试验。 　　小焦炉试验和大生产试验数据表明，在配煤结构相近的情况下，配入石油焦可以获得低灰冶金焦，通常规律是每增加1%石油焦，焦炭灰分下降0.1个百分点。因此，石油延迟焦是优良的降灰剂。小焦炉试验中采用石油焦完全替代瘦煤，焦炭冷热强度均无明显变化，其中DI15015反而提高了0.9%。大生产试验采用石油焦部分替代瘦煤，替代3%，瘦煤与石油焦总比例降低2%时，焦炭热强度无变化，DI15015提高了2%；替代5%，瘦煤与石油焦总比例降低1%时，焦炭热强度降低0.7%，DI15015提高了约3%。 　　瘦煤作为炼焦配煤的瘦化剂，可以降低配合煤的挥发分，在配煤结构合理的情况下可以提高焦炭的粒度与冷强度，而石油焦也具有低挥发分，同样可以起到降低配合煤的挥发分和瘦化剂的作用。因此，石油焦的配用对焦炭灰分有明显的改善作用；并且在配合煤黏结性能足够的前提下，配入3%~6%的石油焦，焦炭热强度不会降低，相反还有利于改善焦炭的DI15015强度。 　　神府长焰煤在配煤生产中的应用 　　长焰煤为低硫、低灰、低变质程度的非炼焦煤，如果将其添加配合煤中炼焦可以起到降低配合煤的硫分和灰分的作用，从而能降低所炼焦炭的灰分与硫分。为了了解长焰煤应用于配煤炼焦时对焦炭质量的影响规律，研究者选取了不同的配煤方案，用长焰煤取代配合煤中的部分气煤，进行4kg坩埚配煤炼焦，长焰煤添加比例从1%到7%，观察所得焦炭气孔率、焦炭显微强度及焦炭粒焦反应性的变化规律。 　　结果显示，随着长焰煤比例的增加，焦炭的粒焦反应性和显微强度出现了明显的裂化，特别是配加7%长焰煤后，焦炭质量已经不能满足高炉对焦炭质量的要求。这主要是由于低变质程度的长焰煤分子很大且疏松，结构不紧密，结构单元的侧链、氧含量及含氧官能团较多，交联键也较多，加热时不能形成分子量适中的非挥发分液相物质，从而不能软化熔融。在配煤炼焦过程中，必须依靠具有黏结性的炼焦煤热解过程中形成的熔融物质黏结成