CN111253961B - 一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，对生产所用的各炼焦单种煤进行煤质质量指标测定，根据单种煤煤质质量指标测定结果，将按照煤显微惰性组分含量、最大容惰量、容惰率、初始软化温度、固化温度等量化指标确定的各煤种按质量比例配制成配合煤，使该配合煤满足煤显微惰性组分含量17％≤X0≤30％，最大容惰量指标L满足35≤L≤50，总膨胀度在100‑350，并经试验炼焦验证结果指标达到炼焦生产焦炭指标要求范围的配煤方案定为炼焦生产用配煤方案。本发明提高焦炭平均粒度，优化焦炭粒度分布，提高焦炭在高炉炉料透气性作用。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法。
背景技术
焦炭广泛应用于高炉炼铁和有色金属冶炼等生产，也用于电石生产、气化和合成化学等领域作为原料。对不同用途的焦炭，具有其特定的要求。用于高炉炼铁生产所用的冶金焦炭被称为高炉焦，其是以烟煤为主要原料，在室式焦炉中加热至950-1050℃形成的高温焦炭。
焦炭在高炉中主要起着供热、还原剂、骨架和供碳四个作用。近年来，为降低焦炭消耗，增加高炉产量，改善生铁质量，采用了在风口喷吹煤粉，富氧鼓风等强化技术，焦炭作为热源、还原剂和供碳的作用，在一定程度上被部分取代，但作为高炉炉料的疏松骨架无法被取代，而且随着高炉大型化和强化冶炼，该作用更显重要。
在高炉冶炼过程中，高炉下部料柱的透气性几乎完全由焦炭来维持，适当的焦炭平均粒度，有利于散料层的空隙率的增加、料层的透气阻力的系数减小，能够改善料柱的透气性，从而有助于发展间接还原。对高炉稳产、高产至关重要。要保证高炉炉料顺行、透气，尤其是在富氧喷煤的情况下，焦炭的粒度必须尽可能均匀。具体的粒度组成又因高炉容积、所用原料情况及高炉操作制度而存在不同。随着高炉喷煤比的增大，料柱透气性在高炉操作中更加关键。焦炭在高炉起煤气流动分配层的作用。当焦炭粒度偏小时，料层透气阻力系数增大，透气性劣化，对高炉的稳定顺行造成危害极大。
当前单种煤炼焦所得焦炭质量已难以满足对焦炭质量要求，同时我国虽然煤炭资源丰富，但煤种、储量和资源分布不均，因此基于各方面原因，配煤炼焦技术已不断使用和发展，所谓配煤就是将两种以上的单种煤，按照适当比例均匀配合，以求制得高炉使用所要求的焦炭质量。尤其对已建在运行焦炉，从理论上讲，在炭化室几何尺寸和加热制度一定的条件下，焦炭的粒度基本由配合煤的煤质指标所决定的。
我国是钢铁生产和消费大国，也是冶金焦炭的生产和消费大国，炼焦配煤技术的进步对我国冶金焦化行业实际意义重大。
当前冶金焦炭在生产和高炉使用过程中面临如下主要问题：
1、我国虽然是煤炭资源大国，但炼焦煤资源并不丰富，优质炼焦煤资源更是有限，且分布极为不均，同时由于我国钢铁、焦炭消费量巨大，这些问题使得对炼焦煤的使用提出了更高的技术要求，也推动了炼焦配煤技术的不断进步。
2、受成煤条件、市场等因素等的影响，炼焦煤市场混煤情况严重，加剧了炼焦用煤使用的难度，给各生产使用单位带来了极大的不确定性，给煤质控制及焦炭质量调节带来了更多的困难。
3、随着高炉大型化发展，喷吹煤粉，富氧鼓风等技术的使用，降焦比及生产成本管控等因素的考虑，对焦炭的冷热态强度质量、焦炭粒度分布等要求不断提高。
专利焦炭粒度均匀性的控制方法(CN105925294A)技术提出通过控制配煤所用各煤种比例及配合煤粒级分布使所制得的焦炭粒度均匀性提高的方法。专利降低焦炭粒度的炼焦配煤方法(CN103194249B)技术提出通过控制对一定收缩度的调节煤的定量使用配合其他单种煤质量比例的管控，达到调节制得的焦炭粒度的效果。专利提高焦炭粒度均匀系数的炼焦配煤方法(CN103923678B)技术通过对单种煤镜质组平均最大反射率固-软温度区间、基氏流动度和成焦光学组织结构考察，在配煤中对具体指标煤种进行定量化使用，使所炼焦炭粒径均匀，冷、热态强度高。专利增大焦炭粒度的炼焦配煤方法(CN103194248A)技术提出通过控制使用的焦煤的工业分析指标和胶质层指数，挥发分和最终收缩度指标辅以控制瘦煤、1/3焦煤和肥煤的质量比例，达到改善所制得的焦炭粒度的效果。专利改善大惰性组分与各向异性界面结合强度的炼焦配煤方法(CN104593030B)技术提出采用羧甲基纤维素钠作为炼焦粘结剂，有效改善炼焦煤中大惰性组分与其他各向异性界面结合强度，从而使不黏煤、无烟煤、未进行筛分的焦粉这类大惰性组分含量高的煤在常规破碎条件下即可参与炼焦，达到简化工艺，扩大炼焦煤资源，降低配煤成本效果。专利一种以炼焦用煤镜质组反射率为主要指标的煤岩配煤方法(CN105316017A)技术提出以炼焦用煤镜质组反射率为核心指标，通过对镜质组反射率分布图在配合煤中的有效应用，选择、组合、考察出有效配煤方案，用于炼焦生产使用。专利焦炭粒度的预测方法(CN104484495B)技术通过计算及测定得到配合煤固-软温度间隔△T、配合煤基氏塑性流动指标，通过其提供的预测公式，实现对焦炭平均粒度的预测。
综上所述，合理调整焦炭粒度分布、提高焦炭平均粒度对高炉生产有明显的积极作用。因此，开展基于提高和优化焦炭粒度相关炼焦配煤技术的开发有利于更加合理的利用有限的炼焦煤资源，有助于应对当前炼焦煤市场复杂的来煤煤质波动情况，能更好的满足高炉冶炼对焦炭质量要求，改善高炉炉内透气性，对高炉稳定顺行起到积极作用，具有积极的技术价值与经济价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，改善焦炭粒度分布，提升焦炭平均粒径，为高炉冶炼提供优质焦炭。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，包括：
1、对生产所用的各炼焦单种煤进行煤质质量指标测定，根据单种煤煤质质量指标测定结果，进行如下配煤方案制定步骤：
(1)选取煤显微惰性组分含量0＜X1≤8％，最大容惰量≥45，容惰率≥4.00，初始软化温度≤400℃的Y1型煤种，按质量比例配入量5-30％；
(2)选取煤显微惰性组分含量8％＜X2≤15％，总膨胀度≥220，最大容惰量≥50，固化温度≥500℃的Y2型煤种，按质量比例配入量10-30％；
(3)选取煤显微惰性组分含量15％＜X3≤35％，最大容惰量≥35，容惰率≤10的Y3型煤种，按质量比例配入量20-50％；
(4)选取煤显微惰性组分含量35％＜X4≤45％，初始软化温度≤450℃，固化温度≥470℃的Y4型煤种，按质量比例配入量10-30％；
(5)选取煤显微惰性组分含量45％＜X5≤60％，总膨胀度≥-40，最大容惰量≤55的Y5型煤种，按质量比例配入量5-15％；
(6)根据以上步骤(1)-(5)确定的煤种类型，给出配比的理论配煤方案，使Y1、Y2、Y3、Y4、Y5五种煤的质量比例之和为100％。
2、根据步骤1中确定的煤种质量比例取样，粉碎混匀成配合煤，测定该配合煤的煤显微惰性组分含量17％≤X0≤30％，且配合煤的最大容惰量指标L满足35≤L≤50，配合煤的总膨胀度在100-350，则定为配煤方案，否则重复步骤1中的(6)，调整各类型煤种的质量比例。
3、将步骤2中制备的配合煤煤样进行试验焦炉炼焦试验验证，测定所制备焦炭的反应后强度、焦炭粒度指标，如果各指标达到炼焦生产焦炭指标要求范围，则定为炼焦生产用配煤方案，否则重复步骤1中的(6)，调整各类型煤种的质量比例。
步骤1中煤显微惰性组分含量指标的测定依据GB/T8899-2013煤的显微组分组和矿物测定方法进行测定得到。
步骤2中，当配合煤的最大容惰量指标＞50时，首先调整增加Y4型煤质量配比，配合煤的最大容惰量指标＜35时，首先调整增加Y1型煤质量配比，被调整煤种每次比例的调整幅度在2-5个百分点。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在不增加额外设备等投入的前提下，通过合理优化配煤指标，精确调控配煤煤质的惰性物含量、容惰能力指标、软化温度-固化温度参数等对炼焦粘结性及热解过程对焦炭裂纹块度影响等重要指标，突破传统气肥焦瘦配煤理念，结合煤岩配煤理论建立复合指标定量化配煤技术，在有效提高焦炭平均粒度，优化焦炭粒度分布，提高焦炭在高炉炉料透气性作用，此外该方法还具有操作简便、对操作人员专业性要求低、减少人为经验干扰有利于炼焦生产及焦炭质量连续稳定的特点，对大高炉生产和炼焦生产也具有降成本作用。
附图说明
图1为配煤方案执行示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，包括：
1、对生产所用的各炼焦单种煤进行煤焦质量指标测定，根据单种煤煤-焦质量指标测定结果，进行如下配煤方案制定步骤：
(1)选取煤显微惰性组分含量0＜X1≤8％，最大容惰量≥45，容惰率≥4.00，初始软化温度≤400℃的Y1型煤种，按质量比例配入量5-30％；
(2)选取煤显微惰性组分含量8％＜X2≤15％，总膨胀度≥220，最大容惰量≥50，固化温度≥500℃的Y2型煤种，按质量比例配入量10-30％；
(3)选取煤显微惰性组分含量15％＜X3≤35％，最大容惰量≥35，容惰率≤10的Y3型煤种，按质量比例配入量20-50％；
(4)选取煤显微惰性组分含量35％＜X4≤45％，初始软化温度≤450℃，固化温度≥470℃的Y4型煤种，按质量比例配入量10-30％；
(5)选取煤显微惰性组分含量45％＜X5≤60％，总膨胀度≥-40，最大容惰量≤55的Y5型煤种，按质量比例配入量5-15％；
((6)根据以上步骤(1)-(5)确定的煤种类型，给出配比的理论配煤方案，使Y1、Y2、Y3、Y4、Y5五种煤的质量比例之和为100％。
2、根据步骤1中确定的煤种质量比例取样，粉碎混匀成配合煤，测定该配合煤的煤显微惰性组分含量17％≤X0≤30％，且配合煤的最大容惰量指标L满足35≤L≤50，配合煤的总膨胀度在100-350，则定为配煤方案，否则重复步骤1中的(6)，调整各类型煤种的质量比例。
3、将步骤2中制备的配合煤煤样进行试验焦炉炼焦试验验证，测定所制备焦炭的反应后强度、焦炭粒度指标，如果各指标达到炼焦生产焦炭指标要求范围，则定为炼焦生产用配煤方案，否则重复步骤1中的(6)，调整各类型煤种的质量比例。
步骤1中煤显微惰性组分含量指标的测定依据GB/T8899-2013煤的显微组分组和矿物测定方法进行测定得到。
步骤2中，当配合煤的最大容惰量指标＞50时，首先调整增加Y4型煤质量配比，配合煤的最大容惰量指标＜35时，首先调整增加Y1型煤质量配比，被调整煤种每次比例的调整幅度在2-5个百分点。
实施例1：
1、对生产所用的各炼焦单种煤进行煤焦质量指标测定，炼焦煤容惰能力指标(包含：总膨胀度、容惰积、容惰率、最大容惰量)、煤显微惰性组分含量指标、初始软化温度、固化温度、单种煤焦炭质量指标(包含：反应后强度、焦炭粒度)，根据单种煤煤-焦质量指标测定结果，进行如下配煤方案制定步骤：
(1)煤显微惰性组分含量0＜X1≤8％的Y1型煤种1种，质量比例配入量15％；
(2)煤显微惰性组分含量8％＜X2≤15％的Y2型煤种1种，质量比例配入量20％；
(3)煤显微惰性组分含量15％＜X3≤35％，的Y3型煤种2种(Y3-1，Y3-2)，质量比例配入量45％(其中配入Y3-115％、Y3-220％)；
(4)煤显微惰性组分含量35％＜X4≤45％的Y4型煤种1种，质量比例配入量15％；
(5)选取煤显微惰性组分含量45％＜X5≤60％的Y5型煤种1种，按质量比例配入量5％；
2、根据步骤1中确定的煤种及比例取样，进行混合粉碎，测定该配合煤的煤显微惰性组分含量25％，最大容惰量指标满足44。配煤方案1#与原配煤方案生产冶金焦炭质量对比如下：
实施例2：
1、对生产所用的各炼焦单种煤进行煤焦质量指标测定，炼焦煤容惰能力指标(包含：总膨胀度、容惰积、容惰率、最大容惰量)、煤显微惰性组分含量指标、初始软化温度、固化温度、单种煤焦炭质量指标(包含：反应后强度、焦炭粒度)，根据单种煤煤-焦质量指标测定结果，进行如下配煤方案制定步骤：
(1)煤显微惰性组分含量0＜X1≤8％的Y1型煤种1种，质量比例配入量25％；
(2)煤显微惰性组分含量8％＜X2≤15％的Y2型煤种1种，质量比例配入量15％；
(3)煤显微惰性组分含量15％＜X3≤35％，的Y3型煤种2种(Y3-1，Y3-2)，质量比例配入量25％(其中配入Y3-115％、Y3-220％)；
(4)煤显微惰性组分含量35％＜X4≤45％的Y4型煤种1种，质量比例配入量20％；
(5)选取煤显微惰性组分含量45％＜X5≤60％的Y5型煤种1种，按质量比例配入量15％；
2、根据步骤1中确定的煤种及比例取样，进行混合粉碎，测定该配合煤的煤显微惰性组分含量27％，最大容惰量指标满足39。
配煤方案1#与原配煤方案生产冶金焦炭质量对比如下：
实施例3：
1、对生产所用的各炼焦单种煤进行煤焦质量指标测定，绘制单种煤煤-焦质量指标对照表，确定配煤方案如下：
(1)煤显微惰性组分含量0＜X1≤8％的Y1型煤种1种，质量比例配入量20％；
(2)煤显微惰性组分含量8％＜X2≤15％的Y2型煤种1种，质量比例配入量20％；
(3)煤显微惰性组分含量15％＜X3≤35％，的Y3型煤种2种(Y3-1，Y3-2)，质量比例配入量30％(其中配入Y3-115％、Y3-220％)；
(4)煤显微惰性组分含量35％＜X4≤45％的Y4型煤种1种，质量比例配入量20％；
(5)选取煤显微惰性组分含量45％＜X5≤60％的Y5型煤种1种，按质量比例配入量10％；
2、根据步骤1中确定的煤种及比例取样，进行混合粉碎，测定该配合煤的煤显微惰性组分含量28％，最大容惰量指标满足42。生产配煤方案与本配煤方案的炼焦结果如下表所示：
本发明以高炉冶炼用焦炭的粒度均匀性对高炉炉内炉料透气性及高炉顺行的重要作用为技术出发点及目标，结合当前冶金焦炭在配煤炼焦生产及高炉焦炭质量要求方面所面临的实际问题，综合运用传统配煤理论及煤岩学理论，提出通过构建全新的宏观微观相结合的复合模块化指标炼焦配煤体系，用于指导炼焦配煤和焦炭生产，改善焦炭粒度分布，提升焦炭平均粒径，通过炼焦配煤方法的调整实现对焦炭粒度的有效调节控制，为高炉冶炼提供优质焦炭。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
Claims (3)
1.一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，其特征在于，包括：
步骤一.对生产所用的各炼焦单种煤进行煤质质量指标测定，根据单种煤煤质质量指标测定结果，进行如下配煤方案制定步骤：
(1)选取煤显微惰性组分含量0＜X1≤8％，最大容惰量≥45，容惰率≥4.00，初始软化温度≤400℃的Y1型煤种，按质量比例配入量5-30％；
(2)选取煤显微惰性组分含量8％＜X2≤15％，总膨胀度≥220，最大容惰量≥50，固化温度≥500℃的Y2型煤种，按质量比例配入量10-30％；
(3)选取煤显微惰性组分含量15％＜X3≤35％，最大容惰量≥35，容惰率≤10的Y3型煤种，按质量比例配入量20-50％；
(4)选取煤显微惰性组分含量35％＜X4≤45％，初始软化温度≤450℃，固化温度≥470℃的Y4型煤种，按质量比例配入量10-30％；
(5)选取煤显微惰性组分含量45％＜X5≤60％，总膨胀度≥-40，最大容惰量≤55的Y5型煤种，按质量比例配入量5-15％；
(6)根据以上步骤(1)-(5)确定的煤种类型，给出配比的理论配煤方案，使Y1、Y2、Y3、Y4、Y5五种煤的质量比例之和为100％；
步骤二.根据步骤一中确定的煤种质量比例取样，粉碎混匀成配合煤，测定该配合煤的煤显微惰性组分含量17％≤X0≤30％，且配合煤的最大容惰量指标L满足35≤L≤50，配合煤的总膨胀度在100-350，则定为配煤方案，否则重复步骤一中的(6)，调整各类型煤种的质量比例；
步骤三.将步骤二中制备的配合煤煤样进行试验焦炉炼焦试验验证，测定所制备焦炭的反应后强度、焦炭粒度指标，如果各指标达到炼焦生产焦炭指标要求范围，则定为炼焦生产用配煤方案，否则重复步骤一中的(6)，调整各类型煤种的质量比例。
2.根据权利要求1所述的一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，其特征在于，步骤一中煤显微惰性组分含量指标的测定依据GB/T8899-2013煤的显微组分组和矿物测定方法进行测定得到。
3.根据权利要求1所述的一种提高焦炭平均粒度及改善焦炭粒度分布的炼焦配煤方法，其特征在于，当配合煤的最大容惰量指标＞50时，首先调整增加Y4型煤质量配比，配合煤的最大容惰量指标＜35时，首先调整增加Y1型煤质量配比，被调整煤种每次比例的调整幅度在2-5个百分点。
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