CN113969177A - 一种配用氧化变质焦煤的焦炭及炼焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配用氧化变质焦煤的焦炭及炼焦方法，主要解决现有技术中用氧化变质焦煤炼成的焦炭反应后强度CSR低、达不到优质冶金焦炭质量要求的技术问题。技术方案为，一种配用氧化变质焦煤的焦炭，其特征是，所述焦炭由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤18～23％，气煤10～15％，肥煤20～25％，瘦煤5～10％，焦煤38～48％，氧化变质焦煤占焦煤总质量的比例为5～18％；所述氧化变质焦煤的挥发分为20～23％，最大镜质组反射率为0.90～1.10％，氧化变质焦煤灰成分中碱金属的质量百分含量为1.6～1.8％。本发明焦炭转鼓强度

Description

一种配用氧化变质焦煤的焦炭及炼焦方法

技术领域

本发明涉及一种焦炭及炼焦方法，特别涉及一种配用氧化变质焦煤的焦炭及炼焦方法，属于煤化工技术领域。

背景技术

近年来，由于炼焦产能的扩大，优质炼焦煤资源短缺的矛盾也日渐突出，特别是优质焦煤作为炼焦配煤的重要煤种供应更加紧张，成为各焦化企业争夺的焦点之一。各焦化企业不得不在海外寻求新的资源，但由于各地的焦煤成煤条件不同，虽然挥发分及粘结性能指标符合国内焦煤的分类标准，但其成焦特性及地质特性等均有自身的特点，尤其近年海关通关时间大幅度延长，进口煤炭在外港存放时间往往超过9个月，氧化变质往往在所难免，这给这些氧化变质进口焦煤的应用带来了困难。

文献《氧化严重气煤的使用分析》(陈国祥，《广州化工》，2014年第17期)一文中介绍了一种气煤(粘结指数为25)的炼焦特性，生产实践表明加入这种气煤5％后，焦炭热强度CSR为50％，但焦炭质量难以满足大高炉的要求。

公开号为CN105122055A专利公开了一种使用能够评价对焦炭强度的影响的指标来评价用以往的方法不能测定的范围内的煤的风化度和风化煤的成焦性的方法，并提供一种使用该指标、可以将风化煤添加到用于制造焦炭的混煤中而不降低焦炭强度的煤风化度管理方法。以对风化了的煤进行热处理而得到的半焦的表面张力为指标来评价煤的风化度，使得各品种的半焦按照一定比例混合而成的复合半焦的界面张力值γ_inter达到0.03mN/m以下。通过风化煤20％的试验表明，焦炭转鼓强度DI¹⁵⁰ ₁₅达到82.3％，焦炭反应后强度CSR达到54.1％。不能达到大高炉对焦炭质量的要求。

氧化变质焦煤的挥发分为20～23％，最大镜质组反射率为0.90～1.10％，粘结指数G为30～55，胶质层最大厚度Y为6～10mm；该煤种70kg小焦炉试验后，单种煤炼成的焦炭转鼓强度

为70～75％，焦炭反应后强度CSR为38～42％。

这种氧化变质焦煤与一般的国产焦煤相比，单种煤炼焦后，焦炭的冷强度和热强度均较低，如果直接应用氧化变质焦煤代替焦煤，会使得焦炭热强度降低到60％左右，而不能满足生产的需要，这给氧化变质焦煤的生产应用带来了困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种配用氧化变质焦煤的焦炭及炼焦方法，主要解决现有技术中用氧化变质焦煤炼成的焦炭反应后强度CSR低、达不到优质冶金焦炭质量要求的技术问题。

本发明方法克服了氧化变质焦煤的结焦性能低的缺陷，在配煤原料中采用氧化变质焦煤后，满足一定配煤质量要求的条件下，能确保配煤的质量达到优质焦煤指标，在顶装焦炉上能够生产出质量稳定的优质冶金焦炭。

本发明采用的技术方案是，一种配用氧化变质焦煤的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤18～23％，气煤10～15％，肥煤20～25％，瘦煤5～10％，焦煤38～48％，氧化变质焦煤占焦煤总质量的比例为5～18％，配合煤各组分的质量百分比之和为100％。

本发明所述氧化变质焦煤的挥发分V_d为20～23％，最大镜质组反射率R_max为0.90～1.10％，粘结指数G为30～55，胶质层最大厚度Y为6～10mm，氧化变质焦煤灰成分中碱金属的质量百分含量为1.6～1.8％。

粒径＜3mm的配合煤占其总质量的比例为75～80％，以保证获得高质量焦炭。

本发明配合煤的粘结指数G为75～85，最大胶质层厚度Y为14～17mm，配合煤挥发分V_d为26～28％，配合煤灰成分中碱金属的质量百分含量1.2～1.5％。

本发明焦炭为高强度冶金焦炭，焦炭反应性CRI为23～25％，焦炭转鼓强度

为85～87％，焦炭反应后强度CSR为65～68％，焦炭抗碎强度M₄₀为85～88％，焦炭耐磨强度M₁₀为6.0～7.0％，满足3000m³及以上高炉冶炼。

上述配用氧化变质焦煤的炼焦方法，包括以下步骤：

1)配煤，按以下质量百分比配煤，1/3焦煤18～23％，气煤10～15％，肥煤20～25％，瘦煤5～10％，焦煤38～48％，焦煤38～48％，氧化变质焦煤占焦煤总质量的比例为5～18％，配合煤各组分的质量百分比之和为100％；所述氧化变质焦煤的挥发分V_d为20～23％，最大镜质组反射率R_max为0.90～1.10％，粘结指数G为30～55，胶质层最大厚度Y为6～10mm，氧化变质焦煤灰成分中碱金属的质量百分含量为1.6～1.8％；

2)配合煤破碎，将配煤后的配合煤破碎；

3)配合煤炼焦，将破碎后的配合煤送入顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1000±50℃，结焦时间为20±2小时；

4)出焦后冷却焦炭。

之后进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭反应性及反应后强度等指标。

进一步，配合煤破碎后，粒径＜3mm的配合煤占其总质量的比例为75～80％，以保证获得高质量焦炭。

进一步，所述配合煤的粘结指数G为75～85，最大胶质层厚度Y为14～17mm，配合煤挥发分V_d为26～28％，配合煤灰成分中碱金属的质量百分含量1.2～1.5％。

进一步，所述焦炉为焦炉炭化室高度为5.8～6.2m的焦炉。

进一步，焦炭冷却采用干熄焦方式。

本发明方法生产的焦炭为高强度冶金焦炭，焦炭反应性CRI为23～25％，焦炭转鼓强度

为85～87％，焦炭反应后强度CSR为65～68％，焦炭抗碎强度M₄₀为85～88％，焦炭耐磨强度M₁₀为6.0～7.0％，满足3000m³及以上高炉冶炼。

上述所用的其它各种单种炼焦煤的煤质均符合相应的中国国家标准中的分类指标。

上述配煤质量的要求是源于对氧化变质焦煤的质量特性研究。通过研究发现氧化变质焦煤的碱金属含量达到1.6～1.8％，高于普通焦煤的1.0～1.4％，是使其单种焦热强度低的关键原因。因此提出配合煤灰成分中碱金属含量小于1.5％的要求。

由于氧化变质焦煤的挥发分为20～23％，最大镜质组反射率为0.90～1.10％，处于较低的水平，从反射率分布图上看一部分跨入肥煤和1/3焦煤的范围。氧化变质焦煤在氧化后粘结性能下降，在配煤炼焦中发挥的粘结性作用降低，因此在配煤中不能发挥主焦煤的作用，且不能代替肥煤，只能代替部分弱粘结性1/3焦煤才能维持焦炭质量的稳定。

研究表明，采用本发明的上述技术方案后，不仅配合煤的宏观指标粘结指数G(表征炼焦煤的粘结自身和惰性物的能力)大于75，最大胶质层厚度Y(表征炼焦煤的炼焦过程中产生胶质体数量)大于14mm；灰成分中碱金属含量小于1.5％，且焦炭反应性CRI为23～25％，焦炭转鼓强度

为85～87％，焦炭反应后强度CSR为65～68％，焦炭抗碎强度M₄₀为85～88％，焦炭耐磨强度M₁₀为6.0～7.0％，因此能够满足3000m³及以上高炉冶炼的需要。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、扩大了炼焦煤资源。打破了氧化变质焦煤仍然作为焦煤使用的传统思路，将氧化变质焦煤代替部分焦煤和1/3焦煤应用于配煤炼焦，扩大了炼焦煤的范围，使资源得到优化利用。2、保持了焦炭质量。本发明提供的氧化变质焦煤的炼焦配煤方法，在普通顶装焦炉生产的焦炭能达到优质冶金焦炭质量要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，如表1～表2所示。

一种配用氧化变质焦煤的焦炭，由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤18～23％，气煤10～15％，肥煤20～25％，瘦煤5～10％，焦煤38～48％，氧化变质焦煤占焦煤总质量的比例为5～18％，配合煤各组分的质量百分比之和为100％。

本发明实施例氧化变质焦煤的挥发分V_d为20～23％，最大镜质组反射率R_max为0.90～1.10％，粘结指数G为30～55，胶质层最大厚度Y为6～10mm，氧化变质焦煤灰成分中碱金属的质量百分含量为1.6～1.8％；实施例所用炼焦煤性能参数如表1所示。

本发明实施例，通过6m顶装煤焦炉炼焦，方案1未配用氧化变质焦煤，方案2氧化变质焦煤占焦煤比例7％，方案3氧化变质焦煤占焦煤比例12％，方案4氧化变质焦煤占焦煤比例16％。本发明实施例配合煤的具体配比见表2。

上述配用氧化变质焦煤的焦炭，包括以下步骤：

1)配煤，按以下质量百分比配煤，1/3焦煤18～23％，气煤10～15％，肥煤20～25％，瘦煤5～10％，焦煤38～48％，焦煤38～48％，氧化变质焦煤占焦煤总质量的比例为5～18％，配合煤各组分的质量百分比之和为100％；所述氧化变质焦煤的挥发分V_d为20～23％，最大镜质组反射率R_max为0.90～1.10％，粘结指数G为30～55，胶质层最大厚度Y为6～10mm，氧化变质焦煤灰成分中碱金属的质量百分含量为1.6～1.8％；

2)配合煤破碎，将配煤后的配合煤破碎，配合煤破碎后，粒径＜3mm的配合煤占其总质量的比例为75～80％；

3)配合煤炼焦，将破碎后的配合煤送入顶装焦炉炼焦，焦炉炭化室高度为6.0m，炼焦温度为980～1000℃，结焦时间为20小时；

4)出焦后冷却焦炭，焦炭冷却采用干熄焦方式。

之后进行焦炭质量检测，测定焦炭抗碎强度、耐磨强度和焦炭应性及反应后强度等指标。

本发明实施例用氧化变质焦煤进行配煤，与现有技术中用1/3焦煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤的五类煤炼焦，氧化变质煤占焦煤比例5～18％，得到焦炭焦炭性能参数如表2所示。

表1本发明实施例炼焦煤性能参数

表2本发明实施例炼焦配合煤的质量百分比及焦炭性能参数

如表2所示，方案2至方案4测定结果可以看出，配用氧化变质焦煤取代焦煤和1/3焦煤后，得到焦炭反应性CRI为23～25％，焦炭转鼓强度

为85～87％，焦炭反应后强度CSR为65～68％，焦炭抗碎强度M₄₀为85～88％，焦炭耐磨强度M₁₀为6.0～7.0％，焦炭质量数据与没有配用氧化变质焦煤的方案1测量的数据基本相同，完全可以满足3000m³及以上高炉冶炼的需要。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。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 (9)

1.一种配用氧化变质焦煤的焦炭，其特征是，所述焦炭由以下质量百分比配煤混合炼焦而成：1/3焦煤18～23％，气煤10～15％，肥煤20～25％，瘦煤5～10％，焦煤38～48％，氧化变质焦煤占焦煤总质量的比例为5～18％，配合煤各组分的质量百分比之和为100％；所述氧化变质焦煤的挥发分V_d为20～23％，最大镜质组反射率R_max为0.90～1.10％，粘结指数G为30～55，胶质层最大厚度Y为6～10mm，氧化变质焦煤灰成分中碱金属的质量百分含量为1.6～1.8％；所述焦炭反应性CRI为23～25％，焦炭转鼓强度

为85～87％，焦炭反应后强度CSR为65～68％，焦炭抗碎强度M₄₀为85～88％，焦炭耐磨强度M₁₀为6.0～7.0％。

2.如权利要求1所述的配用氧化变质焦煤的焦炭，其特征是，配合煤破碎后，粒径＜3mm的配合煤占其总质量的比例为75～80％。

3.如权利要求1所述的配用氧化变质焦煤的焦炭，其特征是，所述配合煤的粘结指数G为75～85，最大胶质层厚度Y为14～17mm，配合煤挥发分V_d为26～28％，配合煤灰成分中碱金属的质量百分含量1.2～1.5％。

4.一种配用氧化变质焦煤的焦炭的炼焦方法，其特征是，包括以下步骤：

1)配煤，按以下质量百分比配煤，1/3焦煤18～23％，气煤10～15％，肥煤20～25％，瘦煤5～10％，焦煤38～48％，焦煤38～48％，氧化变质焦煤占焦煤总质量的比例为5～18％，配合煤各组分的质量百分比之和为100％；所述氧化变质焦煤的挥发分V_d为20～23％，最大镜质组反射率R_max为0.90～1.10％，粘结指数G为30～55，胶质层最大厚度Y为6～10mm，氧化变质焦煤灰成分中碱金属的质量百分含量为1.6～1.8％；

2)配合煤破碎，将配煤后的配合煤破碎；

3)配合煤炼焦，将破碎后的配合煤送入顶装焦炉炼焦，炼焦温度为1000±50℃，结焦时间为20±2小时；

4)出焦后冷却焦炭。

5.如权利要求4所述的配用氧化变质焦煤的焦炭的炼焦方法，其特征是，配合煤破碎后，粒径＜3mm的配合煤占其总质量的比例为75～80％。

6.如权利要求4所述的配用氧化变质焦煤的焦炭的炼焦方法，其特征是，所述配合煤的粘结指数G为75～85，最大胶质层厚度Y为14～17mm，配合煤挥发分V_d为26～28％，配合煤灰成分中碱金属的质量百分含量1.2～1.5％。

7.如权利要求4所述的配用氧化变质焦煤的焦炭的炼焦方法，其特征是，所述焦炉为焦炉炭化室高度为5.8～6.2m的焦炉。

8.如权利要求4所述的配用氧化变质焦煤的焦炭的炼焦方法，其特征是，焦炭冷却采用干熄焦方式。

9.如权利要求4所述的配用氧化变质焦煤的焦炭的炼焦方法，其特征是，焦炭反应性CRI为23～25％，焦炭转鼓强度

为85～87％，焦炭反应后强度CSR为65～68％，焦炭抗碎强度M₄₀为85～88％，焦炭耐磨强度M₁₀为6.0～7.0％。