CN101058757A - 在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法 - Google Patents

在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢铁工业中焦炭生产技术领域，具体地说是一种在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法。目前，我国优质炼焦煤资源严重短缺。如何扩大炼焦煤资源，减少优质肥、焦煤配比，提高焦炭质量，降低配煤成本，是焦化行业面临的技术难题。本发明的技术方案是：在炼焦配煤时配加活性瘦化剂硫铁矿，其重量百分比的配加量依以下公式计算：硫铁矿配比≤（控制焦炭硫分－配合煤硫分×配合煤硫分在焦炭中的残留量）/（硫铁矿含量×硫铁矿在焦炭中的残留量）。硫铁矿的粉碎粒度≤0.2mm，单独作为一种原料与其它煤种按比例混配。本发明可提高焦炭质量、降低配煤成本、扩大炼焦煤资源。

Description

在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法
一、技术领域：
本发明涉及钢铁工业中焦炭生产技术领域，具体地说是一种在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法。
二、背景技术：
随着我国钢铁工业的快速发展，焦炭生产规模也在逐年扩大，造成了我国优质炼焦煤资源的严重短缺。为满足不断发展的炼铁、焦化生产的需要，面对日益紧张的炼焦煤资源市场，必须加强配煤技术的开发研究。本发明试验开发了在配合煤中添加“活性瘦化剂”对改善炼焦煤粘结能力、增加炼焦过程结焦性的作用与效果，优选确定有效的活性瘦化剂。从而达到扩大炼焦煤资源，减少紧张的优质肥焦煤配比，提高焦炭质量，降低配煤成本，推动焦化行业配煤技术进步的目的。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法。达到提高焦炭质量，扩大炼焦煤资源，减少优质肥焦煤配比，降低配煤成本。
本发明的技术方案是，在炼焦配煤时配加硫铁矿，其重量百分比的配加量依以下公式计算：
Figure A20071010604900031
配加时硫铁矿的粉碎粒度为≤0.2mm。
配加硫铁矿的方式为：硫铁矿经粉碎机粉碎为粒度≤0.2mm的颗粒后单独作为一种原料与其它煤种按比例混配为炼焦生产用配合煤。
煤的热解过程是一个复杂的物理化学过程。炼焦煤在加热到450℃时能形成粘稠的气、液、固三相的混合物，此三相混合物称为胶质体。煤在加热时形成胶质能力是煤粘结成焦的基础。煤的粘结成焦主要取决于塑性状态下胶质体的性质，最关键的是胶质体液相的组成、结构和性质。热分解过程中氢的再分配反应—游离基反应、缩聚反应、加成反应及部分中间产物被氢饱和形成的液相是煤热解生成胶质状态的必要条件。氢的浓度增高，液相物增多；供氢溶剂使游离基加氢，液相稳定性增强，使煤整体成为均匀的熔融性状态。从煤和焦炭的微观结构来看，在煤热解形成胶质状态时，开始形成微小的球体—中间相也就是各向异性相。中间相球体的体积越大，内部分子重排越顺利，固化后生成的焦炭强度越好。
配煤中加入活性瘦化剂，在粘结阶段活性瘦化剂首先表现为加速脱羧基反应形成大量的补充氢，并强化氢的再分配，增大其活化程度，加速氢从高分子产品中脱出来，并将它结合到低分子化合物上。活性瘦化剂能促进游离键的稳定化过程，并能增加液相流动且不挥发的产品的数量，增加不挥发液相产品中含氢浓度高的组分的数量，改善胶质体质量。在焦炭形成阶段，一方面活性瘦化剂可在多相缩合反应中成为结晶中心，另一方面将促使由焦炭中脱氢、脱除碳氧化合物的活化能降低，增强生成各向异性的物质，从而改变焦炭的结构。
经试验筛选发现硫铁矿能在炼焦生产时能起到上述活性瘦化剂的作用。因此，本发明所采用的活性瘦化剂为硫铁矿。
本发明主要是利用活性瘦化剂在煤干馏过程中对粘结和结焦阶段的调控作用，强化氢的再分配，增大其活化程度，促进氢由气相转到反应表面，促进游离键的稳定化过程，提高胶质体内氢的浓度，能在所形成的焦炭中发展各相异性结构，提高结焦性能。硫铁矿配入炼焦煤中可促进液态产品生成，使其在加氢条件下被氢饱和的有效催化剂，加热时可伴生出现二硫化铁、磁黄铁矿及硫化氢，能发生下列反应：
FeS2→Fe1-XS(磁黄铁矿)+XS(450℃)；
3FeS+4H2O←→Fe3O4+3H2S+H2(500℃)；
Fe3O4+4H2←→3Fe+4H2O(600-700℃).
本发明的优点是硫铁矿配入炼焦煤中，催化煤的热解反应，改善了相应的胶质体的性质，对提高炼焦煤粘结能力、增加炼焦过程结焦性的效果显著。从而可达到扩大炼焦煤资源，减少资源紧张的优质肥、焦煤配比，增加资源丰富的气煤、焦2煤、弱粘煤配比，提高焦炭质量、降低配煤成本的目的，为合理利用硫铁矿及劣质煤资源开辟了新途径。本发明配加硫铁矿仅需增加一台粉碎机，操作简单。
经试验，配加硫铁矿后焦炭质量指标明显改善，配0.3％硫铁矿与不配相比，M40提高4.0％，M10改善1.2％；配0.5％硫铁矿与配0.3％相比，M40提高1.5％，M10改善0.2％；配1.0％硫铁矿与配0.3％相比，M40提高3.5％，M10改善1.2％；焦炭中中粒相嵌组织上升4.65％，光学组织指数提高5.1；气孔率下降2.9％；气孔壁厚度增加17.36um。由于焦炭的微观结构发生很大变化，各向异性程度提高，使得焦炭的各项质量指标均得到明显改善。
         配加硫铁矿试验室试验焦炭质量对比表  表1
焦样   M40％   M10％   焦炭中粒相嵌组织(％)   光学组织指数(OTI)   气孔率(％)   气孔壁厚度(um)
  配前焦样   81.0   7.4   60.95   169.70   49.60   120.91
  配后焦样   FeS20.3％ 85.0 6.2 62.24 171.82 48.13 129.05
  FeS20.5％ 86.5 6.0 63.07 172.36 47.89 132.11
  FeS21.0％ 88.5 5.0 65.60 174.80 46.70 138.27
四、具体实施方式：
A.以下各实施例均符合下例条件：
1.硫铁矿的粉碎粒度≤0.2mm，单独作为一种原料与其它煤种按比例混配。
2.硫铁矿中实际硫的含量为45％，硫铁矿残留在焦炭中的硫分以70％-75％计算。
3.配合煤中的硫分残留在焦炭中的硫分以87％计算。
4.各实施例配入的硫铁矿按下式计算：
Figure A20071010604900061
根据焦炭国标等级及配合煤含硫量按以上公式计算的硫铁矿配比实施例，见表2
                 硫铁矿配比计算结果  表2
  实施例号   焦炭等级   焦炭硫分％   配合煤硫分％   硫铁矿配比％
  1   国标一级   0.60   0.50   ≤0.49
  2   国标一级   0.60   0.55   ≤0.36
  3   国标一级   0.60   0.60   ≤0.23
  4   国标一级   0.60   0.65   ≤0.10
  5   国标二级   0.80   0.50   ≤1.09
  6   国标二级   0.80   0.55   ≤0.96
  7   国标二级   0.80   0.60   ≤0.83
  8   国标二级   0.80   0.65   ≤0.70
  9   国标二级   0.80   0.70   ≤0.57
  10   国标二级   0.80   0.75   ≤0.44
  11   国标二级   0.80   0.80   ≤0.30
  12   国标二级   0.80   0.85   ≤0.17
  13   国标二级   0.80   0.90   ≤0.04
  14   国标三级   1.00   0.50   ≤1.69
  15   国标三级   1.00   0.55   ≤1.56
  16   国标三级   1.00   0.60   ≤1.43
  17   国标三级   1.00   0.65   ≤1.30
  18   国标三级   1.00   0.70   ≤1.17
  19   国标三级   1.00   0.75   ≤1.03
  20   国标三级   1.00   0.80   ≤0.90
  21   国标三级   1.00   0.85   ≤0.77
  22   国标三级   1.00   0.90   ≤0.64
  23   国标三级   1.00   0.95   ≤0.50
  24   国标三级   1.00   1.00   ≤0.38
  25   国标三级   1.00   1.05   ≤0.27
  26   国标三级   1.00   1.10   ≤0.15
B.以下三个实施例为在配煤中配入活性瘦化剂硫铁矿的实际生产配比及焦炭质量效果的实施例。
                配加硫铁矿实际生产配比及焦炭质量  表3
编号   成本元/吨   配煤重量比(％)   小焦炉焦炭转鼓强度指标(％)   预测焦炭强度
  肥煤   1/3焦   硫铁矿   焦1煤   焦2煤   瘦煤   弱粘   沥青   M40 20M25 20   M10 20   M40   M10   CSR
  原生产配比 691.1 21 24 35 7 11 2 81.0 7.4 58.0
  生产配比实施例1 677.94 17 26 0.20 31 8.8 12 3 2 63.584.5 8.5 84.5 6.2 63.8
  生产配比实施例2 676.26 15 27 0.30 31 9.7 12 3 2 65.082.0 8.3 85.5 6.0 65.1
  生产配比实施例3 675.2 14 27 0.40 31 10 12.6 3 2 64.084.5 7.6 85.5 5.2 68.7
由表3可以看出，在原生产配比的基础上，配入0.2～0.4％的硫铁矿焦炭质量指标明显改善，配煤成本大幅度降低。
配入0.2％的硫铁矿：M40改善3.5％、M10改善1.2％、CSR提高5.8％；优质肥、焦煤减少8％；资源丰富的1/3焦煤、焦2煤和弱粘煤增加6.8％，配煤成本降低13.16元/吨；
配入0.3％的硫铁矿：M40改善4.5％、M10改善1.4％、CSR提高7.1％；优质肥、焦煤减少10％；资源丰富的1/3焦煤、焦2煤和弱粘煤增加8.7％，配煤成本降低14.84元/吨；
配入0.4％的硫铁矿M40改善4.5％、M10改善2.2％、CSR提高10.7％；优质肥、焦煤减少11％；资源丰富的1/3焦煤和弱粘煤增加9％，配煤成本降低15.90元/吨；
随着硫铁矿配比的升高焦炭质量逐步改善，配煤成本进一步降低。实际生产配煤中应根据炼焦煤硫分指标确定硫铁矿配比，使焦炭硫分满足炼铁生产要求。

Claims (3)

1、一种在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法，其特征为：在炼焦配煤时配加硫铁矿，其重量百分比的配加量依以下公式计算：
Figure A2007101060490002C1
2、如权利要求1所述的一种在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法，其特征为：硫铁矿的粉碎粒度是≤0.2mm。
3、如权利要求1所述的一种在配煤中配加硫铁矿炼焦的方法，其特征为：硫铁矿单独作为一种原料与其它煤种按比例混配为炼焦生产用配合煤。
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