CN101864323B - 生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种配煤炼焦方法，特别涉及一种生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法。解决煤岩学指导配煤炼焦不易操作，难以发挥煤岩学指导配煤炼焦的优势的问题。步骤：1)把各不同种类的炼焦用煤，进行指标分析，及煤的镜质体反射率和煤岩显微组分测试：2)按煤的镜质体反射率不同分布区间的比例进行配比；3)取配煤样本检测配煤粘结指数G值，计算出与配煤镜质组组分含量Vt(％)的比值；4)配煤熔融比不在1.08-1.20，循环第二步；5)装炉炼焦。本发明引入熔融比来确定配煤比的配煤炼制高热性能冶金焦的方法，可对特殊成因的炼焦煤进行合理使用，流程简便，易于操作，稳定了焦炭质量，使炼焦煤资源达到合理使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种配煤炼焦方法，特别涉及一种生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法。
背景技术
炼焦用煤最重要的特性是要求具有一定的粘结性，一般只有焦煤能单独炼成质量较好的焦炭，但这类煤的贮量比较少。为扩大炼焦用煤来源和改善焦炭质量，通常采用配煤炼焦的措施。即根据各牌号煤的结焦特性，通过配煤实验，找到合适的配合比例，炼出合格的焦炭。配煤炼焦就是将几种不同类别的炼焦用煤按一定比例配合作为加入炼焦炉炼焦的原料，不仅有利于合理利用炼焦煤资源，而且保证炼焦过程顺利和生产出质量稳定的焦炭。
现行配煤方法主要是以炼焦煤分类为基础的经验配煤，主要考虑煤的灰分、挥发分、全硫、粘结指数和胶质层指数等指标，而前三个指标具有可加性，后两个指标则不具有可加性。当炼焦原料煤煤种单一，质量稳定时利用这五个指标可指导配煤生产焦炭；当炼焦原料煤煤种为混煤或煤质发生大的波动时，仅用这五个指标指导配煤炼焦则很难满足生产高质量焦炭的要求。
早期的配煤手段都是通过直接调整肥煤、贫煤、瘦煤、焦煤的重量比例来实现配煤。但是目前面对不同地区、不同变质程度炼焦原料煤供应日趋紧张的现状，以及国内钢厂大容积高炉对焦炭质量的更高要求，配煤必须达到精准科学。目前利用煤岩学理论的煤岩配煤是已得到公认的精准配煤方法之一。
煤岩配煤就是利用煤镜质体反射率指标及其分布直方图、煤岩显微组分分布配合其他指标来指导配煤炼焦的方法。国外比较典型的是阿莫索夫和施皮罗法，即用配煤的岩相组成和反射率分布图，以显微组分定量分析为基础，引入CBI和强度指数SI作为煤岩配煤参数，利用大量工业实验数据做等强度曲线预测焦炭质量；日本宫津隆提出以煤的Rmax和最大流动度MF综合反映煤的结焦性质，通过试验得出了Rmax-MF预测图测焦炭质量。国内的周师庸煤岩配煤法，引入配煤中惰性组分的总量∑I和活性组分的平均结焦性指数MB，通过200Kg试验焦炉，再做出等耐磨强度曲线预测焦炭强度。
近年来国内企业公开的煤岩配煤的发明专利申请中，山西太钢的“一种焦炭配煤比及其炼焦煤的方法”采用四种单种煤的不同重量比配煤炼焦，提出这四种煤的质量参数和镜质体反射率及煤岩显微组分的具体要求。上海梅山钢铁公司的“一种生产高热强度焦炭的炼焦配煤方法”也是采用四种单种煤的不同重量比配煤炼焦，但对混配后煤镜质体反射率分布区间0.9～1.55％的比例、粘结指数及胶质层指数有较为严格的要求范围。
专利200810048105.9记载了一种煤岩学配煤的方法，其主要特点是第一步、检测各单种炼焦煤，检测包括挥发份、粘接指数G值、焦炭显微结构组成；第二步、设计各单种炼焦煤的配煤比，满足：配煤焦炭∶粗粒镶嵌组份＞33％，惰性组份20-27％，同性结构组份＜6％，配煤挥发份在25-30％，得到配煤比，得到配煤；第三步、取配煤样本检测配煤粘接指数G值；第四步、根据检测结果作以下选择：配煤粘接指数G值在75-82之间，配煤完成；或配煤粘接指数G值不在75-82之间，循环第二步。该方法可对特殊成因的各单种炼焦煤进行合理使用。
但是经过研究发现，以上几种煤岩配煤存在以下三点不足。一是多年来如何界定煤中活性和惰性组分存在分歧，真正发挥煤岩显微组分对炼焦的指导作用受到限制。二是上述有些测试方法对所用炼焦煤如果不是单一煤种，分析数据会失真。三是没有考虑低变质和高变质煤等非常规炼焦煤配入炼焦时如何合理控制。
发明内容
本发明基于上述的煤岩学指导配煤炼焦不易操作，难以发挥煤岩学指导配煤炼焦的优势的问题，而提供了一种生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法。
本发明是由以下技术方案实现的，一种生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法，包括以下步骤：
第一步：把各不同种类的炼焦用煤，进行煤的灰分、挥发分、全硫、粘结指数和胶质层指数等指标分析，及煤的镜质体反射率和煤岩显微组分测试，
第二步：按煤的镜质体反射率不同分布区间的比例进行配比，控制混配后的配合煤的镜质体反射率分布直方图中Rmax≤0.75分布区间0～10％，0.76～1.05分布区间3～25％，1.06～1.50分布区间50～70％，1.51～1.90分布区间10～40％，≥1.91分布区间0～10％；
第三步：取配煤样本检测配煤粘结指数G值，计算出与配煤镜质组组分含量Vt(％)的比值，即熔融比(G/Vt)在1.08-1.20之间，配煤完成；
第四步：配煤熔融比(G/Vt)不在1.08-1.20，循环第二步；
第五步：装炉炼焦。
与目前的配煤炼焦技术相比，本发明的特点是：一是提出配合煤的镜质体反射率分布的控制范围，突破了传统的“气、肥、焦、瘦”单一煤种的配煤炼焦方法，非常适应混煤偏多的国内炼焦煤资源。二是充分考虑了影响煤质的三个因素，即变质程度、煤岩组成、还原程度，并且引入“熔融比”的概念以及控制范围，既借鉴了粘结指数对中等粘结炼焦煤区分能力强的优点，又利用了成焦理论中镜质组是主要成焦成分的定论。
本发明提供了用煤镜质体反射率和显微组分指导配煤，并引入熔融比(G/Vt)来确定配煤比的配煤炼制高热性能冶金焦的方法，可对特殊成因的炼焦煤进行合理使用，流程简便，易于操作，极大地稳定了焦炭质量，尤其是热性能指标可控制在很窄的范围内并有效改善，使炼焦煤资源达到合理使用。通过4.3m以上高度的顶装焦炉，保证结焦时间18-26小时，装炉煤细度为70±2％，即可得到产品焦炭的机械强度达到一级冶金焦指标要求，特别是焦炭反应性CRI≤28.0、反应后强度CSR≥65.0将远大于优于一级冶金焦指标要求。
具体实施方式
实施例1、一种生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法，包括以下步骤：
第一步：把各不同种类的炼焦用煤，进行煤的灰分、挥发分、全硫、粘结指数和胶质层指数等指标分析，及煤的镜质体反射率和煤岩显微组分测试，
将以下基本满足基础质量指标的五种炼焦煤(炼焦煤1#、炼焦煤2#、炼焦煤3#、炼焦煤4#、炼焦煤5#)进行灰分、挥发分、全硫、粘结指标、胶质层指数的分析。见表1：
| 名称 | Ad(％) | Vdaf(％) | Std(％) | GRI | Y(mm) | X(mm) | 体积曲线类型 |
| 炼焦煤1# | 8.37 | 33.58 | 0.48 | 80 | 14.5 | 44.0 | 之字型 |
| 炼焦煤2# | 10.42 | 21.05 | 0.56 | 88 | 15.0 | 29.0 | 波型 |
| 炼焦煤3# | 9.44 | 24.15 | 1.10 | 91 | 21.0 | 28.5 | 山型 |
| 炼焦煤4# | 10.66 | 15.47 | 0.62 | 54 | 4.5 | 31.0 | 平斜型 |
| 炼焦煤5# | 9.30 | 17.31 | 0.72 | 19 | 4.0 | 31.0 | 平斜型 |
再进行煤岩分析测试。见表2：
表2
把五个炼焦煤的镜质体反射率分布直方图按不同区间分开，见表3：
表3
第二步：按煤的镜质体反射率不同分布区间的比例进行配比，控制混配后的配合煤的镜质体反射率分布直方图中Rmax≤0.75分布区间0～10％，0.76～1.05分布区间3～25％，1.06～1.50分布区间50～70％，1.51～1.90分布区间10～40％，≥1.91分布区间0～10％；
由五种煤的特性，我们按镜质体反射率分布区间(Rmax≤0.75、0.76～1.05、1.06～1.50、1.51～1.90、≥1.91)和煤岩显微组分(主要是镜质组含量)进行以下比例的配合见表4：
表4
| 编号 | 炼焦煤1#(％) | 炼焦煤2#(％) | 炼焦煤3#(％) | 炼焦煤4#(％) | 炼焦煤5#(％) |
| 装炉煤1# | 25 | 25 | 25 | 15 | 10 |
| 装炉煤2# | 20 | 25 | 25 | 10 | 20 |
| 装炉煤3# | 10 | 20 | 40 | 0 | 30 |
| 装炉煤4# | 0 | 20 | 30 | 10 | 40 |
加和计算的配合煤镜质体反射率分布区间及煤镜质组组分含量见表5：
表5
| 编号 | ≤0.75 | 0.76～1.05 | 1.06～1.50 | 1.51～1.90 | ≥1.91 | 镜质组含量(％) |
| 装炉煤1# | 5.43 | 21.38 | 50.82 | 22.19 | 0.18 | 61.91 |
| 装炉煤2# | 6.36 | 18.16 | 51.44 | 23.68 | 0.36 | 63.26 |
| 装炉煤3# | 6.54 | 10.84 | 62.04 | 20.04 | 0.54 | 65.45 |
| 装炉煤4# | 6.72 | 3.52 | 52.72 | 36.32 | 0.72 | 67.30 |
第三步：取配煤样本检测配煤粘结指数G值，计算出与配煤镜质组组分含量Vt(％)的比值，即熔融比(G/Vt)在1.08-1.20之间，配煤完成；
加和后的配合煤镜质体反射率分布区间符合第二步的要求，对配煤样本进行G值测定，再进行熔融比(G/Vt)的计算，见表6：
表6
| 编号 | G | G/Vt |
| 装炉煤1# | 74 | 1.195 |
| 装炉煤2# | 71 | 1.122 |
| 装炉煤3# | 78 | 1.192 |
| 装炉煤4# | 69 | 1.025 |
第四步：配煤熔融比(G/Vt)不在1.08-1.20之间，循环第二步；
装炉煤4#方案不符合第三步要求，循环第二步，对配煤比进行微整，见表7：
表7
| 编号 | 炼焦煤1#(％) | 炼焦煤2#(％) | 炼焦煤3#(％) | 炼焦煤4#(％) | 炼焦煤5#(％) |
| 装炉煤5# | 5 | 20 | 30 | 10 | 35 |
再进行加和计算的配合煤镜质体反射率分布区间及煤镜质组组分含量，见表8：表8
| 编号 | ≤0.75 | 0.76～1.05 | 1.06～1.50 | 1.51～1.90 | ≥1.91 | 镜质组含量(％) |
| 装炉煤5# | 6.63 | 7.18 | 52.45 | 33.11 | 0.63 | 66.31 |
加和后的配合煤镜质体反射率分布区间符合第二步的要求，对配煤样本进行G值测定为72，再进行熔融比(G/Vt)的计算为1.086，符合第三步要求，配煤完成。
第五步：装炉炼焦。利用以上配煤，通过4.3m焦炉配煤炼焦，得到焦炭质量数据见表9：
| 配煤方案 | Ad(％) | Vdaf(％) | Std(％) | M40 | M10 | CRI | CSR |
| 焦炭1# | 11.36 | 0.85 | 0.65 | 82.2 | 7.2 | 28.0 | 66.1 |
| 焦炭2# | 11.76 | 1.26 | 0.66 | 82.4 | 7.2 | 24.0 | 69.4 |
| 焦炭3# | 11.84 | 0.96 | 0.70 | 84.4 | 6.8 | 25.0 | 68.7 |
| 焦炭5# | 11.46 | 0.93 | 0.68 | 83.4 | 7.4 | 26.0 | 66.9 |
结果显示炼制出产品焦炭的机械强度可达到一级冶金焦指标要求，特别是焦炭反应性CRI≤28.0、反应后强度CSR≥65.0将远大于优于一级冶金焦指标要求。
Claims (1)
1.一种生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：把各不同种类的炼焦用煤，进行煤的灰分、挥发分、全硫、粘结指数和胶质层指数指标分析，及煤的镜质体反射率和煤岩显微组分测试，
第二步：按煤的镜质体反射率不同分布区间的比例进行配比，控制混配后的配合煤的镜质体反射率分布直方图中Rmax≤0.75分布区间0～10％，0.76～1.05分布区间3～25％，1.06～1.50分布区间50～70％，1.51～1.90分布区间10～40％，≥1.91分布区间0～10％；
第三步：取配煤样本检测配煤粘结指数G值，计算出与配煤镜质组组分含量Vt的比值，即熔融比(G/Vt)在1.08-1.20之间，配煤完成；
第四步：若配煤熔融比(G/Vt)不在1.08-1.20之间，循环第二步；
第五步：装炉炼焦。
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