CN110484288B - 一种炼焦配煤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配煤领域，公开了一种炼焦配煤的方法，包括：(1)测定主焦煤单种煤成焦后所得焦炭中的各光学组织的含量，并根据所得含量计算OTI值，所述OTI值为光学各向异性指数；以及测定所述主焦煤单种煤的灰分质量百分含量为M；(2)根据所述OTI值和所述M匹配相应方案进行配煤。本发明提供的炼焦配煤的方法的能够生产出在高炉炼铁实际工况过程中具有高CSR值的焦炭。

Description

一种炼焦配煤的方法
技术领域
本发明涉及配煤领域，具体地涉及一种炼焦配煤的方法。
背景技术
随着高炉富氧喷煤和喷吹煤气新工艺的发展，高炉对焦炭的要求越来越严格。
焦炭热性能不仅影响高炉冶炼透气性等问题，而且对生铁质量也起着至关重要的作用。焦炭热性能与焦炭在高炉中性状变化有密切联系，是反映焦炭在高炉中状况的重要指标。
在现有焦炭质量评价体系中，CRI(热反应性)和CSR(反应后强度)是评判焦炭的主要指标。因而，现有的优质焦炭生产方法中，为了能够实现较低的CRI指数和较高的CSR指数，往往大力追求活性组分的提高，并且认为主焦煤配入越多，所生产的焦炭质量越好。例如，现有技术中，为增强焦炭的CSR值，在配煤过程中倾向于提升主焦煤、1/3焦煤和肥煤的配入量。
然而，在实际生产过程中，高炉中复杂的工况导致焦炭CRI指数和CSR指数并不能完全客观地表征焦炭在实际生产中的效果，而简单地提升主焦煤、1/3焦煤和肥煤的配入量，也并不能使焦炭在实际生产中的效果得到有效提升。
同时，在实际生产中，炼焦企业各批次焦炭所采用的焦煤主体性质虽基本相同，但在灰分、OTI值等性质方面却仍有差异，这些差异导致不同批次焦炭在高炉炼铁实际使用过程中效果并不稳定。
因此，如何找到适宜的配煤方案以克服前述缺陷是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种能够根据主焦煤本身特质进行炼焦配比调整，从而保障各批次焦炭在高炉炼铁实际使用过程中稳定地具有良好的热反应性和燃烧后强度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种炼焦配煤的方法，该方法包括：
(1)测定主焦煤单种煤成焦后所得焦炭中的各光学组织的含量，并根据所得含量计算OTI值，所述OTI值为光学各向异性指数；以及
测定所述主焦煤单种煤的灰分质量百分含量为M；
(2)根据所述OTI值和所述M匹配以下方案进行配煤：
方案a、M≤3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：50-65质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、10-30质量％的瘦煤；
方案b、7.5％＞M＞3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：60-75质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、5-20质量％的瘦煤；
方案c、M≤3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：70-85质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、5-15质量％的肥煤；
方案d、7.5％＞M＞3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：70-85质量％的主焦煤、5-10质量％的气煤、10-20质量％的肥煤。
本发明提供的炼焦配煤的方法能够生产出在高炉炼铁实际工况中具有高强度、低反应性特点的焦炭。也即，本发明提供的炼焦配煤的方法的能够生产出在高炉实际炼焦过程中具有高反应后强度的焦炭，从而保障焦炭作为高炉炼铁主要能量流和物质流载体的高效性。
本发明所述灰分质量百分含量表示：快速灼烧后残留物的质量/煤样的质量×100％。
本发明所述CSR值表示：焦炭在二氧化碳等气氛下保持高温强度的能力，其检测方法涉及焦炭与二氧化碳发生反应，然后测定反应后焦炭失重率。且CSR＝m2/m1×100％，式中，m2为转鼓后大于10mm粒级焦炭质量(g)，m1为反应后残余焦炭质量(g)。
优选情况下，在所述方案a中，配煤方案为：53-62质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、13-27质量％的瘦煤；更优选地，在所述方案a中，配煤方案为：58-62质量％的主焦煤、20-24质量％的气煤、13-18质量％的瘦煤。
优选情况下，在所述方案b中，配煤方案为：62-72质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、8-18质量％的瘦煤；更优选地，在所述方案b中，配煤方案为：64-69质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、11-16质量％的瘦煤。
优选情况下，在所述方案c中，配煤方案为：72-82质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、7-13质量％的肥煤；更优选地，在所述方案c中，配煤方案为：75-80质量％的主焦煤、10-15质量％的气煤、8-12质量％的肥煤。
优选情况下，在所述方案d中，配煤方案为：74-82质量％的主焦煤、5-8质量％的气煤、12-18质量％的肥煤；更优选地，在所述方案d中，配煤方案为：78-81质量％的主焦煤、5-8质量％的气煤、14-17质量％的肥煤。
以下提供几种优选的具体实施方式说明本发明的配煤方案。
具体实施方式1：
方案a、M≤3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：53-62质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、13-27质量％的瘦煤；
方案b、7.5％＞M＞3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：62-72质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、8-18质量％的瘦煤；
方案c、M≤3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：72-82质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、7-13质量％的肥煤；
方案d、7.5％＞M＞3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：74-82质量％的主焦煤、5-8质量％的气煤、12-18质量％的肥煤。
具体实施方式2：
方案a、M≤3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：55-60质量％的主焦煤、17-23质量％的气煤、17-23质量％的瘦煤；
方案b、7.5％＞M＞3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：64-69质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、11-16质量％的瘦煤；
方案c、M≤3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：75-80质量％的主焦煤、10-15质量％的气煤、8-12质量％的肥煤；
方案d、7.5％＞M＞3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：78-81质量％的主焦煤、5-8质量％的气煤、14-17质量％的肥煤。
本发明的发明人通过大量的创造性研究后发现，采用前述两种具体实施方式，特别是采用具体实施方式2的方式进行本发明的炼焦配煤的方法时，由本发明的方法能够生产出在高炉炼铁实际工况中具有明显更高强度的焦炭。
优选情况下，本发明所述瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为15-18质量％；黏结指数GK.L为35-40；胶质层最大厚度Y值为7.5-8.5mm；更优选所述瘦煤单独成焦后的OTI值为95-110。
优选情况下，本发明所述肥煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为35-37质量％；黏结指数GK.L为91-97；胶质层最大厚度Y值为35-40mm；更优选所述肥煤的奥阿膨胀度b/％＞230，且所述肥煤单独成焦后的OTI值为171-179。
优选情况下，本发明所述气煤的干基灰分Ad为7.01-10.00质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为30-37质量％；黏结指数GK.L为30-40；胶质层最大厚度Y值为25-30mm；更优选所述气煤的碳含量为80-85质量％，氧含量低于10质量％，氢含量大于等于5质量％。
优选地，本发明所述主焦煤单种煤的含硫量小于0.5质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为15-25质量％；黏结指数GK.L为70-75；胶质层最大厚度Y值为15-20mm。
优选地，本发明所述光学组织的含量分别包括细粒镶嵌状、中粒镶嵌状、粗粒镶嵌状、不完全纤维状、完全纤维状、片状、丝质及破片状和基础各向异性状组织的含量，且OTI＝∑fi(OTI)i。
具体地，本发明的表1中列举了各光学组织的OTI值。
表1
类别 符号 OTI值
各向同性 I 0
细粒镶嵌状 Mf 1
中粒镶嵌状 Mm 2
粗粒镶嵌状 Mc 2
不完全纤维状 Fi 3
完全纤维状 F 3
片状 L 4
丝质及破片状 In 0
基础各向异性状 B 0
本发明对获得所述OTI值的方法没有特别的要求，本领域技术人员可以采用本领域内常规的方法获得，例如，首先将主焦煤单种煤成焦，进行光学组织检测，各类光学组织含量的测定方法采取面积百分比法，即将焦炭粉碎后制备光学检测涂片，使用高分辨率摄像机采集焦炭光学组织图片，人工辅助计算机识别区分光学组织种类，并利用软件勾勒出光学组织轮廓，计算相应组织面积半分比，然后根据本发明前述的公式计算OTI值。
同样地，本发明对测定所述主焦煤单种煤的灰分质量百分含量的方法没有特别的要求，本领域技术人员可以采用本领域内常规的方法获得，例如，根据标准GB/T 30732-2014测定主焦煤单种煤中灰分含量，，称取一定量的主焦煤煤样，于加热炉内加热至815℃，并在此过程中通入空气流灰化并灼烧至质量恒定，根据残留物的质量计算煤样的灰分质量百分数。
本发明的配煤方法对煤炼焦的方法没有具体的要求，可以采用本领域内常规的炼焦方法进行，本发明的实例中示例性地列举了炼焦方法，本领域技术人员不应理解为对本发明的炼焦配煤的方法的限制。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均来自商购。
以下实例中的OTI值的测试信息如下：
1.仪器：蔡司MY-6000偏光显微镜；CRAIC专业煤岩分析系统CoalProⅢ；
2.制作：将焦样粉碎至粒度小于1.25mm，然后筛除在显微镜下不易辨别出光学组织的细粒级(<0.071mm)，取0.071～1.25mm级作为制备粉焦光片用试样。将干燥后的粉焦样与粘结剂按2：1比例制成型块(直径D≥20mm)，经粗磨、细磨和抛光后制备表面光洁的焦炭块；
3.测定：于偏反光显微镜下，放大显微镜倍数为500倍，采用面积百分比法观测：利用切割工具切割一块距焦炭外壁5mm、底部2.5cm位置的焦炭，所取焦炭尺寸为2cm×2cm×2.5cm，使用环氧树脂胶将其包裹(主要防止松柏油顺着孔渗下，影响光学组织图像的采集)，待胶固化后依次用80、1500目的砂纸打磨试样，用抛光机将打磨后的试样表面抛光，利用煤岩分析仪采取高分辨率的焦炭光学组织图像，测量各组织面积，由各组织所占面积与总面积之比求得各光学组织的百分含量。用焦炭光学组织指数(OTI)来表征焦炭光学组织各向异性程度。焦炭的OTI值计算式为：
OTI＝Σfi(OTI)i
式中：fi为焦炭各光学组织结构的百分含量；(OTI)i为焦炭各光学组织相对应的赋值。
以下实例中的灰分质量百分数采用如下方法进行测定：
称取100g待测煤样，于马弗炉内加热至815℃，升温速率10℃/min，并在加热过程中不断通入空气流灰化，流量为0.6L/min，灼烧至质量恒定，根据残留物的质量计算煤样的灰分质量百分数，即残留物与待测煤样的质量百分比。
以下实例中，使用的气煤为来源于神木市金诺源煤炭运销有限公司，其干基灰分Ad为8.59质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为33质量％；黏结指数GK.L为37；胶质层最大厚度Y值为26mm；碳含量为82.03质量％，氧含量为6.15质量％，氢含量为8.62质量％。
以下实例中，使用的瘦煤来源于神木市金诺源煤炭运销有限公司，所述瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为17质量％；黏结指数GK.L为38；胶质层最大厚度Y值为8.1mm；所述瘦煤单独成焦后的OTI值为104。
以下实例中，使用的肥煤来源于神木市金诺源煤炭运销有限公司，所述肥煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为35质量％；黏结指数GK.L为96；胶质层最大厚度Y值为39mm；所述肥煤的奥阿膨胀度为243，且所述肥煤单独成焦后的OTI值为177。
以下实例中，煤炼焦后的CSR1值采用如下方法测试获得：
取200g粒度为21～25mm干燥后的焦样，以20～25℃/min速度升温至400℃，通入氮气保护，继续升温至1100℃，切换成二氧化碳气体，流量为0.5L/min，反应时间为120min；然后通氮气保护冷却至室温；反应后的焦炭在直径130mm、长700mm的I型转鼓中以20r/min速度转动600转,然后用10mm筛子筛分，测量筛上物占装入转鼓的反应后焦炭量的百分比作为反应后强度指标(CSR)。
以下实例中，煤炼焦后的CSR2值在采用大喷煤技术的炼铁高炉实际工况下检测获得，待高炉升温至1100℃并反应120min后，取200g反应后焦炭样品，在直径130mm、长700mm的I型转鼓中以20r/min速度转动600转，然后用10mm筛子筛分，测量筛上物占装入转鼓的反应后焦炭量的百分比作为反应后强度指标(CSR)。
以下实例中，偏差率＝(煤炼焦后的CSR1值-煤炼焦后的CSR2值)/煤炼焦后的CSR2值×100％。
实施例1
主焦煤来源于山西临汾安泽煤矿，其含硫量为0.3质量％，Vdaf为21质量％，GK.L为70，Y值为17mm。
测得该主焦煤的M为2.5％，且该主焦煤成焦后的OTI值I＝196。据此，采用的配煤方案为：主焦煤62质量％、气煤24质量％、瘦煤14质量％。
煤炼焦方法：配煤后的物料送入捣固机捣固，之后送入炼焦炉，以3℃/min的升温速率加热至950℃，恒温干馏3h，获得焦炭。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为76.5％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为70.5％，即，偏差率为8.51％。
实施例2
主焦煤来源于山西沁新集团一号煤矿，其含硫量为0.2质量％，Vdaf为17质量％，GK.L为72，Y值为19mm。
测得该主焦煤的M为4.9％，且该主焦煤成焦后的OTI值I＝186。据此，采用的配煤方案为：主焦煤68质量％、气煤17质量％、瘦煤15质量％。
煤炼焦方法：配煤后的物料送入捣固机捣固，之后送入炼焦炉，以3℃/min的升温速率加热至950℃，恒温干馏3h，获得焦炭。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为77.3％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为71.4％，即，偏差率为8.26％。
实施例3
主焦煤来源于山西沁新集团二号煤矿，其含硫量为0.4质量％，Vdaf为19质量％，GK.L为75，Y值为20mm。
测得该主焦煤的M为2.7％，且该主焦煤成焦后的OTI值I＝136。据此，采用的配煤方案为：主焦煤80质量％、气煤11质量％、肥煤9质量％。
煤炼焦方法：配煤后的物料送入捣固机捣固，之后送入炼焦炉，以3℃/min的升温速率加热至950℃，恒温干馏3h，获得焦炭。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为77.1％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为71.1％，即，偏差率为8.44％。
实施例4
主焦煤来源于神木市通远横煤炭运销公司，其含硫量为0.4质量％，Vdaf为22质量％，GK.L为71，Y值为15mm。
测得该主焦煤的M为6.3％，且该主焦煤成焦后的OTI值I＝142。据此，采用的配煤方案为：主焦煤81质量％、气煤5质量％、肥煤14质量％。
煤炼焦方法：配煤后的物料送入捣固机捣固，之后送入炼焦炉，以3℃/min的升温速率加热至950℃，恒温干馏3h，获得焦炭。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为76.7％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为70.99％，即，偏差率为8.04％。
实施例5
本实施例采用与实施例1相同的主焦煤。
并且，本实施例采用的配煤方案为：主焦煤57质量％、气煤24质量％、瘦煤19质量％。
采用与实施例1相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为76.1％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为66.5％，即，偏差率为14.44％。
实施例6
本实施例采用与实施例2相同的主焦煤。
并且，本实施例采用的配煤方案为：主焦煤62质量％、气煤20质量％、瘦煤18质量％。
采用与实施例2相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为77.9％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为68.4％，即，偏差率为13.89％。
实施例7
本实施例采用与实施例3相同的主焦煤。
并且，本实施例采用的配煤方案为：主焦煤72质量％、气煤20质量％、肥煤8质量％。
采用与实施例3相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为77.5％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为68.2％，即，偏差率为13.64％。
实施例8
本实施例采用与实施例4相同的主焦煤。
并且，本实施例采用的配煤方案为：主焦煤76质量％、气煤8质量％、肥煤16质量％。
采用与实施例4相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为76.9％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为67.5％，即，偏差率为13.93％。
对比例1
采用与实施例1相同的主焦煤，不经配煤，采用与实施例1相同的方法直接进行炼焦。
该主焦煤炼焦后的CSR1值为79.0％；将该主焦煤炼焦后的CSR2值为63.8％，即偏差率为23.82％。
对比例2
采用与实施例1相同的主焦煤。
并且，采用的配煤方案为：主焦煤68质量％、气煤17质量％、瘦煤15质量％。
采用与实施例1相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为74.6％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为59.5％，即，偏差率为25.38％。
对比例3
采用与实施例2相同的主焦煤。
并且，采用的配煤方案为：主焦煤75质量％、气煤11质量％、瘦煤14质量％。
采用与实施例2相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为78.3％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为63.8％，即，偏差率为22.73％。
对比例4
采用与实施例3相同的主焦煤，
并且，采用的配煤方案为：主焦煤71质量％、气煤12质量％、肥煤17质量％。
采用与实施例3相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为77.6％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为62.5％，即，偏差率为24.16％。
对比例5
采用与实施例4相同的主焦煤，
并且，采用的配煤方案为：主焦煤60质量％、气煤20质量％、肥煤20质量％。
采用与实施例4相同的方法进行炼焦。
上述配煤方案的煤炼焦后的CSR1值为75.1％；将上述配煤方案的煤炼焦后的CSR2值为60.2％，即，偏差率为24.75％。
由上述结果可以看出，本发明提供的配煤方案能够保障各批次焦炭在高炉炼铁实际使用过程中稳定地具有良好的反应性和燃烧后强度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种炼焦配煤的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)测定主焦煤单种煤成焦后所得焦炭中的各光学组织的含量，并根据所得含量计算OTI值，所述OTI值为光学各向异性指数；以及
测定所述主焦煤单种煤的灰分质量百分含量为M；
(2)根据所述OTI值和所述M匹配以下方案进行配煤：
方案a、M≤3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：50-65质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、10-30质量％的瘦煤；
方案b、7.5％＞M＞3％，且OTI值＞150时，配煤方案为：60-75质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、5-20质量％的瘦煤；
方案c、M≤3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：70-85质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、5-15质量％的肥煤；
方案d、7.5％＞M＞3％，且OTI值＜150时，配煤方案为：70-85质量％的主焦煤、5-10质量％的气煤、10-20质量％的肥煤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案a中，配煤方案为：53-62质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、13-27质量％的瘦煤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案a中，配煤方案为：58-62质量％的主焦煤、20-24质量％的气煤、13-18质量％的瘦煤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案b中，配煤方案为：62-72质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、8-18质量％的瘦煤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案b中，配煤方案为：64-69质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、11-16质量％的瘦煤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案c中，配煤方案为：72-82质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、7-13质量％的肥煤。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案c中，配煤方案为：75-80质量％的主焦煤、10-15质量％的气煤、8-12质量％的肥煤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案d中，配煤方案为：74-82质量％的主焦煤、5-8质量％的气煤、12-18质量％的肥煤。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案d中，配煤方案为：78-81质量％的主焦煤、5-8质量％的气煤、14-17质量％的肥煤。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为15-18质量％；黏结指数GK.L为35-40；胶质层最大厚度Y值为7.5-8.5mm。
11.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述瘦煤单独成焦后的OTI值为95-110。
12.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述肥煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为35-37质量％；黏结指数GK.L为91-97；胶质层最大厚度Y值为35-40mm。
13.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述肥煤的奥阿膨胀度b/％＞230，且所述肥煤单独成焦后的OTI值为171-179。
14.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述气煤的干基灰分Ad为7.01-10.00质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为30-37质量％；黏结指数GK.L为30-40；胶质层最大厚度Y值为25-30mm。
15.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述气煤的碳含量为80-85质量％，氧含量低于10质量％，氢含量大于等于5质量％。
16.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述主焦煤单种煤的含硫量小于0.5质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为15-25质量％；黏结指数GK.L为70-75；胶质层最大厚度Y值为15-20mm。
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