CN106118702A - 降低焦炭起始反应温度的配煤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低焦炭起始反应温度的配煤方法，属于炼焦配煤技术领域。该配煤方法包括选取煤种、控制配煤比例、炼焦实验和对炼焦所得焦炭进行性能测试，其中，关键操作步骤为选取煤种和控制配煤比例，通过增加挥发分大于37％的煤种的使用比例，降低焦炭的起始反应温度和配煤成本。同时该配煤方法还要控制各煤种的性能，调节配合煤的流动性和结焦性，从而保障了焦炭的冷热强度。
Description
技术领域
本发明属于炼焦配煤技术领域，具体地涉及一种降低焦炭起始反应温度的配煤方法。
背景技术
目前钢铁行业形势严峻，面对生存和环境的压力，如何能够有效提高高炉炉身效率，进而达到降低还原剂比、抑制二氧化碳排放变得愈发重要。在现代高炉冶炼条件下，提高高炉炉身效率的方法主要有两种：一是通过提高含铁原料的还原能性，改善矿石层的高温特性，进而控制炉料分布，改善煤气流的分布，提高炉身效率；二是通过降低高炉热贮备区温度，提高CO的实际分压与平衡分压的差值，也就是提高还原驱动力，实现炉身效率的提高。
上述第一种方法在当今高炉上普遍采用，经过炼铁工作者的长期努力，铁矿石的还原性不断提高，加之燃料比的持续降低，良好的间接还原条件，使得目前先进高炉的炉身煤气利用率已经达到
90％～95％，接近平衡状态，且随着当前钢铁行业形势的发展和技术的进步，高炉用铁矿石的还原性越来越好，布料结构越来越合理，采用第一种方法提高高炉炉身效率的条件越来越成熟。而上述第二种方法应用较少，其对提高炉身效率还存在一定的潜力。高炉热储备区的温度是由焦炭溶损反应起始温度决定的，在高炉操作线中，焦炭起始反应温度的变化使化学平衡限制点W的坐标发生改变，从而引起高炉操作指标和冶炼参数的变化，也就是提高还原驱动力，实现炉身效率的提高。
焦炭的起始反应温度的决定作用很重要，通过里斯特操作线的计算可以得出，在焦炭冷热强度较好，铁矿石还原性较好的前提下，不改变其他操作条件，焦炭的起始反应温度每降低100℃，高炉生产操作可增加降焦比潜力15～20kg/t。目前高炉生产用焦炭由于片面地追求低反应性，使得CSR≥66％的焦炭的起始反应温度基本处于950～1000℃左右，高炉热储备区的温度偏高，因此本发明致力于提供一种配煤方法，在不改变现有焦炭冷热强度的前提下降低焦炭的起始反应温度，从而降低高炉热储备区的温度，实现高炉炉身效率的提升，燃料比的下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低焦炭起始反应温度的配煤方法，该方法在保持焦炭的冷热强度的前提下，降低了焦炭的起始反应温度和配煤成本。
为实现上述目的，本发明公开了一种降低焦炭起始反应温度的配煤方法，该配煤方法包括以下步骤：选取煤种、控制配煤比例、炼焦实验和对炼焦所得焦炭进行性能测试，其中，关键操作步骤如下：
选取煤种：选取气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤作为炼焦煤种，且各煤种满足如下条件：
气煤的挥发分Vdaf＞37％，胶质层厚度Y≤13mm；
气肥煤的挥发分39％≤Vdaf≤41％，最大流动度≥60000ddpm，固软区间温度差≥100℃；
肥煤的挥发分29％≤Vdaf≤32％，最大流动度≥50000ddpm，固软区间温度差≥100℃；
瘦煤的挥发分15％≤Vdaf≤18％，黏结指数30≤G值≤60；
控制配煤比例：各煤种的含量以质量百分比计：气煤：6～10％，气肥煤：0～5％，肥煤：14～17％，1/3焦煤：14～25％，焦煤：45～47％，瘦煤：8～12％。
进一步地，所述的选取煤种步骤，所述1/3焦煤包括1/3焦煤1#、1/3焦煤2#、1/3焦煤3#，且所述1/3焦煤1#的挥发分30％≤Vdaf≤32％，胶质层厚度Y≥18mm；所述1/3焦煤2#的挥发分Vdaf≥34％，胶质层厚度Y≥14mm；所述1/3焦煤3#的挥发分30％≤Vdaf≤32％，胶质层厚度11mm≤Y≤18mm。
再进一步地，所述1/3焦煤中各煤种的质量百分比为：1/3焦煤1#：10～15％，1/3焦煤2#：3～8％，1/3焦煤3#：0～6％。
更进一步地，所述的选取煤种步骤，所述焦煤包括焦煤1#、焦煤2#、焦煤3#，且所述焦煤1#的挥发分22％≤Vdaf≤26％，黏结指数G值≥85；所述焦煤2#的挥发分22％≤Vdaf≤26％，黏结指数80≤G值≤85；所述焦煤3#的挥发分22％≤Vdaf≤26％，黏结指数78≤G值≤80。
更进一步地，所述焦煤中各煤种的质量百分比为：焦煤1#：20～25％，焦煤2#：15～20％，焦煤3#：0～5％。
更进一步地，所述的对炼焦所得焦炭进行性能测试步骤，包括起始反应温度、冷强度和热强度测试，其中，冷强度和热强度测试按国标法进行检测，且冷强度满足：M40＞87，M10＜6.7；热强度满足：CRI＜24％，CSR＞66％。
更进一步地，所述的起始反应温度测试过程为：在氮气的保护下，以5～15℃/min的速率进行升温，当温度达到680～720℃时，按照体积百分比为二氧化碳：氮气＝20～30％：70～80％的比例通入二氧化碳和氮气的混合气体，当焦炭的失重率达到0.5％时的温度，记录为焦炭的起始反应温度。
本发明的配煤方法的原理在于：
本发明配煤方法的关键步骤为选取煤种和控制配煤比例，选取气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤作为炼焦煤种，通过控制这些煤种的胶质层厚度、最大流动度和黏结指数等参数来调节配合煤的流动性和结焦性，在保障焦炭的冷热强度基础上，通过增加挥发分大于37％的煤种的使用比例，如增加气煤和气肥煤的使用比例，实现降低焦炭的起始反应温度的目的。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过控制气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤的性能，调节配合煤的流动性和结焦性，从而保障了焦炭的冷热强度；通过增加挥发份较高的煤种(挥发份大于37％)的使用比例，降低焦炭的起始反应温度，从而降低配煤成本。
2、本发明在保持焦炭的冷强度：M40＞87，M10＜6.7；热强度CRI＜24％，CSR＞66％的前提下将焦炭的起始反应温度从950～1000℃降低到850～900℃，在高炉其他生产条件不变的前提下，增加高炉降焦比的潜力15～20kg/t左右。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
一种降低焦炭起始反应温度的配煤方法，该配煤方法包括以下步骤：
(1)选取煤种：选取气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤共六个煤种，各煤种的指标如下：
气煤：挥发分Vdaf＝38.23％，胶质层厚度Y＝12mm；
气肥煤：挥发分Vdaf＝40.50％，最大流动度78560ddpm，固软区间温度差101℃；
肥煤：挥发分Vdaf＝29.99％，最大流动度63876ddpm，固软区间温度差104℃；
1/3焦煤包括1/3焦煤1#、1/3焦煤2#、1/3焦煤3#，具体指标如下：
1/3焦煤1#：挥发分Vdaf＝30.38％，胶质层厚度Y＝18mm；
1/3焦煤2#：挥发分Vdaf＝36.71％，胶质层厚度Y＝18mm；
1/3焦煤3#：挥发分Vdaf＝30.44％，胶质层厚度Y＝15mm；
焦煤包括焦煤1#、焦煤2#、焦煤3#，具体要求如下：
焦煤1#：挥发分Vdaf＝25.30％，黏结指数G值为87；
焦煤2#：挥发分Vdaf＝23.40％，黏结指数G值为84；
焦煤3#：挥发分Vdaf＝23.05％，黏结指数G值为80；
瘦煤：挥发分Vdaf＝17.02％，黏结指数G值为36；
(2)控制配煤比例：各煤种的含量以质量百分比为计，如下表1所示；
表1 各煤种的质量百分含量
(3)炼焦实验：按照步骤(2)的配煤比例进行炼焦；
(4)对炼焦所得焦炭进行性能测试：包括起始反应温度、冷强度和热强度测试，且冷强度和热强度的测试按国标法进行检测，所述国标法为GB/T2006-2008：焦炭机械强度的测定方法和GB/T4000-2008：焦炭反应性及反应后强度试验方法；且冷强度满足M40＞87，M10＜6.7；热强度满足CRI＜24％，CSR＞66％的要求。
起始反应温度测试的过程为：在氮气的保护下，以10℃/min的速率进行升温，当温度达到700℃时，按照体积百分含量为二氧化碳25％，氮气75％的比例通入，当焦炭的失重率达到0.5％时的温度，记录为该焦炭的起始反应温度；得到了表2所示的性能测试结果；
表2 焦炭性能测试结果
结合表1可知，实验配煤1和实验配煤2的挥发分大于37％的煤种配用比例为13％，要比生产配煤的6％有所提高，结合表2可知，实验配煤1和实验配煤2的冷强度均满足M40＞87，M10＜6.7；热强度均满足CRI＜24％，CSR＞66％的要求，焦炭质量较优；同时实验配煤1的起始反应温度为853℃，实验配煤2的起始反应温度为872℃，较之于生产配煤的975℃，起始反应温度降低了103～122℃。因此本发明在不改变现有焦炭冷热强度的前提下降低了焦炭的起始反应温度，从而降低高炉热储备区的温度，实现高炉炉身效率的提升，燃料比的下降。
实施例2
一种降低焦炭起始反应温度的配煤方法，该配煤方法包括以下步骤：
(1)选取煤种：选取气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤共六个煤种，各煤种的指标如下：
气煤：挥发分Vdaf＝39.63％，胶质层厚度Y＝10mm；
气肥煤：挥发分Vdaf＝39.65％，最大流动度64315ddpm，固软区间温度差101℃；
肥煤：挥发分Vdaf＝31.99％，最大流动度75630ddpm，固软区间温度差104℃；
1/3焦煤包括1/3焦煤1#、1/3焦煤2#、1/3焦煤3#，具体指标如下：
1/3焦煤1#：挥发分Vdaf＝31.85％，胶质层厚度Y＝25mm；
1/3焦煤2#：挥发分Vdaf＝35.26％，胶质层厚度Y＝15mm；
1/3焦煤3#：挥发分Vdaf＝31.59％，胶质层厚度Y＝11mm；
焦煤包括焦煤1#、焦煤2#、焦煤3#，具体要求如下：
焦煤1#：挥发分Vdaf＝22.30％，黏结指数G值为90；
焦煤2#：挥发分Vdaf＝25.80％，黏结指数G值为80；
焦煤3#：挥发分Vdaf＝24.05％，黏结指数G值为78；
瘦煤：挥发分Vdaf＝15.02％，黏结指数G值为30；
(2)控制配煤比例：各煤种的含量以质量百分比为计，如下表3所示；
表3 各煤种的质量百分含量
(3)炼焦实验：按照步骤(2)的配煤比例进行炼焦；
(4)对炼焦所得焦炭进行性能测试：包括起始反应温度、冷强度和热强度测试，且冷强度和热强度的测试按国标法进行检测，所述国标法为GB/T2006-2008：焦炭机械强度的测定方法和GB/T4000-2008：焦炭反应性及反应后强度试验方法；且冷强度满足M40＞87，M10＜6.7；热强度满足CRI＜24％，CSR＞66％的要求。
起始反应温度测试的过程为：在氮气的保护下，以15℃/min的速率进行升温，当温度达到700℃时，按照体积百分含量为二氧化碳25％，氮气75％的比例通入，当焦炭的失重率达到0.5％时的温度，记录为该焦炭的起始反应温度；得到了表4所示的性能测试结果；
表4 焦炭性能测试结果
结合表3可知，实验配煤3的挥发分大于37％的煤种配用比例为12％，实验配煤4的挥发分大于37％的煤种配用比例为10％，要比生产配煤的6％有所提高，结合表4可知，实验配煤3和实验配煤4的冷强度均满足M40＞87，M10＜6.7；热强度均满足CRI＜24％，CSR＞66％的要求，焦炭质量较优，且生产成本有所降低；同时实验配煤1的起始反应温度为856℃，实验配煤2的起始反应温度为890℃，较之于生产配煤的975℃，起始反应温度降低了85～119℃。因此本发明在不改变现有焦炭冷热强度的前提下降低了焦炭的起始反应温度，从而降低高炉热储备区的温度，实现高炉炉身效率的提升，燃料比的下降。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种降低焦炭起始反应温度的配煤方法，包括以下步骤：选取煤种、控制配煤比例、炼焦实验和对炼焦所得焦炭进行性能测试，其特征在于：关键步骤如下：
选取煤种：选取气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤作为炼焦煤种，且各煤种满足如下条件：
气煤的挥发分Vdaf＞37％，胶质层厚度Y≤13mm；
气肥煤的挥发分39％≤Vdaf≤41％，最大流动度≥60000ddpm，固软区间温度差≥100℃；
肥煤的挥发分29％≤Vdaf≤32％，最大流动度≥50000ddpm，固软区间温度差≥100℃；
瘦煤的挥发分15％≤Vdaf≤18％，黏结指数30≤G值≤60；
控制配煤比例：各煤种的含量以质量百分比计：气煤：6～10％，气肥煤：0～5％，肥煤：14～17％，1/3焦煤：14～25％，焦煤：45～47％，瘦煤：8～12％。
2.根据权利要求1所述的降低焦炭起始反应温度的配煤方法，其特征在于：所述的选取煤种步骤，所述1/3焦煤包括1/3焦煤1#、1/3焦煤2#、1/3焦煤3#，且所述1/3焦煤1#的挥发分30％≤Vdaf≤32％，胶质层厚度Y≥18mm；所述1/3焦煤2#的挥发分Vdaf≥34％，胶质层厚度Y≥14mm；所述1/3焦煤3#的挥发分30％≤Vdaf≤32％，胶质层厚度11mm≤Y≤18mm。
3.根据权利要求2所述的降低焦炭起始反应温度的配煤方法，其特征在于：所述1/3焦煤中各煤种的质量百分比为：1/3焦煤1#：10～15％，1/3焦煤2#：3～8％，1/3焦煤3#：0～6％。
4.根据权利要求1所述的降低焦炭起始反应温度的配煤方法，其特征在于：所述的选取煤种步骤，所述焦煤包括焦煤1#、焦煤2#、焦煤3#，且所述焦煤1#的挥发分22％≤Vdaf≤26％，黏结指数G值≥85； 所述焦煤2#的挥发分22％≤Vdaf≤26％，黏结指数80≤G值≤85；所述焦煤3#的挥发分22％≤Vdaf≤26％，黏结指数78≤G值≤80。
5.根据权利要求4所述的降低焦炭起始反应温度的配煤方法，其特征在于：所述焦煤中各煤种的质量百分比为：焦煤1#：20～25％，焦煤2#：15～20％，焦煤3#：0～5％。
6.根据权利要求1所述的降低焦炭起始反应温度的配煤方法，其特征在于：所述的对炼焦所得焦炭进行性能测试步骤，包括起始反应温度、冷强度和热强度测试，其中，冷强度和热强度测试按国标法进行检测，且冷强度满足：M40＞87，M10＜6.7；热强度满足：CRI＜24％，CSR＞66％。
7.根据权利要求6所述的降低焦炭起始反应温度的配煤方法，其特征在于：所述的起始反应温度测试过程为：在氮气的保护下，以5～15℃/min的速率进行升温，当温度达到680～720℃时，按照体积百分比为二氧化碳：氮气＝20～30％：70～80％的比例通入二氧化碳和氮气的混合气体，当焦炭的失重率达到0.5％时的温度，记录为焦炭的起始反应温度。
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Effective date of registration: 20170629 Address after: 430083, Hubei Wuhan Qingshan District Factory No. 2 Gate joint stock company organs Applicant after: Wuhan iron and Steel Company Limited Address before: 430083 Qingshan District, Hubei, Wuhan Applicant before: WUHAN IRON AND STEEL CORPORATION |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Application publication date: 20161116 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |