梁向飛，朱靖

( 華北理工大學化工學院，河北唐山063000)

摘要:為優化焦炭質量，拓寬煉焦煤資源，降低配煤成本，通過煤質分析及40 kg 小焦爐煉焦試驗對布坎南煤和國內山西柳林地區優質焦煤進行了全面的分析和比較。通過優化配煤，彌補了布坎南焦煤熱強度低的缺點，提高了焦炭質量，降低生產配煤成本13． 35 元/t。

關鍵詞:布坎南煤; 配煤; 熱強度; 煉焦

0 引言

近幾年，隨著國家對環境改善要求的提高，新環保法的出臺^［1］，以及國家淘汰落后產能和治污力度的加大，高爐大型化已成鋼鐵行業的必然選擇。然而大型高爐對原料要求較高，尤其是對焦炭質量要求更高，低灰、低硫、高強度焦炭需求迫切。國內用于提高焦炭強度的主焦煤和肥煤的灰分、硫分普遍偏高，且受開采成本影響，售價較高。焦化企業根據自身需求，打破傳統思路^［2］，開發出低灰、低硫的進口煤種，并采用40 kg 小焦爐試驗來實現煤種質量的評判和優化配煤結構^［3］，不但拓寬了煉焦煤資源，更好地控制焦炭質量，也可降低焦炭成本。

1 煤質對比分析

1． 1 常規指標分析

按照中國煤炭分類標準GB /T 5751 － 2009，布坎南煤和柳林焦煤均屬15 號焦煤。一般來說，不同牌號的單種煤煉制出來的焦炭性質是各不相同的，即使相同牌號和化驗指標相近的煤，因地域和成煤條件的不同，所得焦炭也往往性能各異^［4］。表1 為布坎南煤和柳林焦煤的煤質指標分析結果。相比柳林焦煤，布坎南煤的灰分Ad、硫分St，d 較低，灰分低約4%，硫分低約0． 5%。單從常規結焦指標來看，二者粘結指數G、膠質層最大厚度y 值一致，布坎南煤最終收縮度x 值較柳林焦煤低，但奧亞膨脹度b 值較高。

從常規煤質指標分析結果來看，二者變質程度與結焦性都十分接近。單從灰分、硫分指標上說，使用布坎南煤可降低焦炭的灰分及硫分。同等焦炭質量情況下，能夠增加高灰、中高硫煤的使用比例，有利于擴大煉焦煤使用資源，降低配煤成本。

1． 2 煤巖分析

煤巖分析鏡質組反射率分布能很好地反映煤的變質程度和結焦性質，在配煤煉焦生產中具有較高的使用價值^［5］。表2 為布坎南煤與柳林焦煤的鏡質組反射率及其分布情況。從標準偏差來看，兩者均小于0． 1，同為單一煤種; 從鏡質組分布范圍和平均最大反射率Rmax來看，均屬焦煤范疇，且布坎南煤比柳林焦煤變質程度更高; 從鏡質組數量來看，均屬中高鏡質組含量，說明煤中活性組分高，有利于提高焦炭冷、熱態強度。

1． 3 煤的灰分組成

表3 為布坎南煤及柳林焦煤的灰分組成?？梢钥闯觯伎材厦夯曳种?，對焦炭熱強度不利的起正催化作用的堿金屬氧化物含量相對較高^［6］，如K₂O、CaO 及MgO的質量分數分別為0 ． 10% ，0 ． 53% 及0． 09%。在配煤煉焦時，由于堿金屬的侵蝕作用^［7］，會加速CO₂與焦炭的炭溶反應，導致焦炭的熱反應性較高，反應后強度降低。但由于布坎南煤本身整體灰分含量較低，為5% ～ 6%，故堿金屬氧化物含量占煤樣比例并不高，對焦炭熱強度影響也小^［8］。

2 40 kg 小焦爐煉焦試驗

2． 1 單種煤煉焦試驗結果

40 kg 小焦爐單種煤煉焦試驗結果如表4 所示。

可以看出，布坎南煤在40 kg 試驗小焦爐中單獨煉制的焦炭比柳林焦煤的冷強度略高，但相差不大，其熱強度卻與柳林焦煤相差很大。布坎南煤焦的反應性為53． 6%，反應后強度28． 3%，與氣煤、瘦煤的性質接近，導致其熱強度低的原因是灰分中的堿金屬含量較高。

2． 2 配合煤煉焦試驗結果

表5、表6 分別為40 kg 小焦爐用配合煤的配比方案及煉焦結果?；A方案為生產用配比，方案1、2 分別用5%、10% 的布坎南煤替代柳林焦煤，以降低配合煤的灰分、硫分。再以5%、10% 的唐山地區高灰中硫的主焦煤( 焦煤4) 替代山西地區低灰低硫焦煤( 焦煤3) ，以平衡焦炭中的灰、硫分和堿金屬含量。其它煤種配比不變。方案1、2 配煤成本較原方案分別降低9． 54 元/t 和19． 07 元/t。

方案1、2 的40 kg 小焦爐試驗焦炭灰分、硫分與基礎方案一致，冷態強度變化不大，熱態強度略有降低。

3 生產應用情況

在給6 m 焦爐生產配煤時，用5% ～ 10% 的布坎南煤替代山西柳林地區優質主焦煤，增加高灰中硫高粘結性焦煤以及其它弱粘結性煤的配用比例，可使配煤成本平均降低13． 35 元/t，同時焦炭各項指標穩定且略有提高。

通過煤質評價分析，使用低黏結性資源煉焦^［9］，減少優質煉焦煤的配加比例，既降低了配煤煉焦成本，也緩解了優質煉焦煤供應緊張的局面^［10］。焦炭質量變化及配煤成本情況見表7。

4 結語

通過對比煤質分析、小焦爐試驗結果和6 m 生產焦爐的生產使用情況，可以得到以下結論:

( 1) 布坎南煤是一種低灰、中低硫、強粘結性、低揮發分的優質焦煤，配煤煉焦使用時，不會對焦炭冷強度差產生明顯影響。其灰分組成中的堿金屬氧化物含量較高，合理控制配用比例( ＜ 10%) ，并用堿金屬含量低的煤種進行稀釋后，對焦炭熱強度影響不大。

( 2) 布坎南煤替代部分山西優質焦煤是可行的，使用后可以明顯降低焦炭的灰分、硫分，且不會降低焦炭的冷、熱態強度。

( 3) 使用布坎南煤后能夠增加高灰煤、中高硫煤的使用比例，有利于擴大煉焦煤資源使用，降低配煤成本。

參考文獻

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