搗固焦生產工藝改進探析

楊書奎

摘要： 為改進焦炭熱性能及焦炭的反應強度，通過對搗固焦的工藝及參數改進，對配煤比進行調整等，來滿足高爐對焦炭的質量需求，同時提高生產效益。

Abstract： In order to improve the thermal performance of the reaction strength of coke， the process and parameters of tamping coke were improved， the coal blending ratio was adjusted to meet the demands of blast furnace for the quality of coke， as well as improve production efficiency.

關鍵詞： 搗固焦；熱性能；配煤結構

Key words： tamping coke；thermal performance；coal blending structure

中圖分類號：TQ520.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）20-0036-02

0 引言

焦炭在高爐煉鐵中起供熱源、還原劑和支撐骨架的作用。大型高爐煉鐵工藝中，焦炭的支撐骨架作用尤其重要，通過生產實踐和高爐煉鐵研究的不斷深入，發現以前評價焦炭的質量指標M40、M10僅在高爐塊狀帶具有一定的模擬性，經歷碳溶反應和高溫作用，M40、M10的檢測過程已經不具有模擬性。據此，提出用焦炭反應性（CRI）及焦炭反應后強度（CSR），來做為評價焦炭的質量指標[1]。如何提高焦炭熱性能成為目前焦化企業主要的研究課題。

1 問題分析

對搗固焦爐來說，入爐煤搗固成煤餅，煤的密度增大，煤粒間隙減小。在煉焦過程中膠質體易于填滿空間，氣體不易析出，膠質體的膨脹性和流動性都增加，使煤粒間的接觸更加緊密，且密度增加后，煉焦過程中半焦收縮小，減少了成焦過程中的裂紋，所以可以生產冷強度更高的焦炭，而熱性能主要與配合煤本身的性質有關，搗固工藝對其影響不大。同時，由于搗固焦爐設計錐度小（10mm），生產高質量冶金焦時，推焦電流升高，出現難推焦的問題，被迫延長結焦時間，不但影響了焦爐的正常生產秩序，還影響后續生產。

2 研究過程

2.1 方法運用

①利用巖相分析和小焦爐煉焦試驗，對焦炭熱性能進行測定；結合配煤實驗和配合煤X值的研究，對推焦電流進行預測；二者進行結合，確定最終的配煤結構。

②根據生產的實際需要，對搗固裝煤車進行改造，使搗固煤餅寬度變小。

③通過生產實踐建立配合煤X值與推焦電流的關系模型。

2.2 方案設計

2.2.1 結合工業分析和巖相分析，利用小焦爐實驗結果最終判定進煤質量，科學的制定配煤結構。

①單種煤特性的研究分析。對豐達公司目前使用的進場精煤全部進行取樣、常規化驗分析、巖相分析和小焦爐實驗，分析所得數據。②巖相分析判斷精煤變質程度和混洗程度。煙煤中鏡質組反射率隨煤化程度的增加而有規律的增加（近似正比），并且不受其它巖石成份的影響，因此可用鏡質組最大平均反射率Remax判斷煤化程度，其隨機分布圖標準偏差S表示其單一性，反射率正態分布曲線峰值和分布形狀來判斷混煤及混煤比例，進而穩定進廠煤質量，指導焦化生產。③制定確保焦炭熱性能指標的配煤結構。通過對單種煤熱性能的分析，結合配煤原則，公司制定了多種配煤方案，并進行了搗固小焦爐實驗。詳見表1。

因此礦業分公司制定了肥煤：14-16%，瘦煤8-10%，1/3焦煤8-10%，1#焦煤20-24%，2#焦煤40-48%的配比結構，可以滿足公司對搗固焦的質量要求。

2.2.2 改造裝煤車，降低入爐煤的實際密度。

①原因：在提高焦炭熱性能的同時，焦爐推焦電流不斷升高，當熱性能達到CRI 23%，CSR 63%左右時，出現大量難推焦，極大的影響了焦爐生產，結焦時間被迫延長，出現了生產及質量的問題。②依據國內7m頂裝焦爐生產現狀，在同等配比條件下能夠正常出焦，且焦炭質量良好，7m頂裝焦爐的入爐煤密度一般約0.83t/m3，豐達公司決定把煤箱平均寬度調整到400mm，使實際密度降低并與之匹配，從而降低推焦電流。減小搗固煤餅寬度，煤餅的密度保持不變（1.03t/m3），但相對于整個炭化室來說，實際密度有所降低，緩解煤在結焦過程中的膨脹量以及提高粘結性的作用，從而解決難推焦問題[2]。③更換搗固機煤槽后擋板，將后擋板寬度調整到400mm。

2.2.3 尋求配合煤最終收縮度（X值）與推焦電流的關系解決難推焦。

①建立推焦電流與配合煤X值的關系。X值是指煙煤角質層指數測定中溫度730℃時，體積曲線終點與零點線的距離，取決于煤的自身的性質，對于配合煤而言沒有加和性。長周期的生產實踐，統計出配合煤X值與平均推焦電流關系如圖1所示。

②根據配煤結構比例來預測推焦電流，確定合適的配煤。單種煤的X值代表了煤料收縮的一種趨勢，根據經驗制定配比方案，進行模擬配制，由配合煤的X值對推焦電流進行預測，最終決定配煤方案。

2.3 工業應用實驗效果 根據小焦爐實驗及模擬配煤效果，對配比1、3、5進行實驗，結果如表2。

實驗數據對比，配比1生產的焦炭質量最好，但推焦電流較高，容易產生二次焦甚至難推焦，此方案不能執行，而配比3、5即能保證焦炭質量，又能保證生產順行，可以把結焦時間降低到24h。因此，最終把配比3、5確定為豐達公司配煤方案。

3 技術特點

3.1 利用配合煤最終收縮度（X值）來預測搗固焦爐的推焦電流，找出了工業生產中推焦電流與配合煤X值的對應關系。

3.2 在實現工業生產前，利用模擬配煤實驗預測推焦電流。

3.3 通過降低實際密度緩解焦餅對爐墻的膨脹壓力，減小推焦阻力。

3.4 對裝煤車后檔板進行了改造，進一步縮小了煤餅，降低了入爐煤真實密度。

4 實際效果

經過二年多的摸索，不斷優化配比，焦炭的熱性能得到了明顯提高，并且通過對搗固裝煤車的改造及加強對配合煤X值的研究，逐步降低了推焦電流，CRI由29%降到23%左右，CSR由61%提高到67%左右，滿足了煉鐵大型高爐的生產對焦炭的要求。

參考文獻：

[1]張海.焦炭的熱性能[J].科技與企業.

[2]馮偉.搗固焦技術[J].資源與環保.

[3]黃彬弟.焦爐小煙道內襯的修復[J].燃料與化工，2002（01）.endprint

摘要： 為改進焦炭熱性能及焦炭的反應強度，通過對搗固焦的工藝及參數改進，對配煤比進行調整等，來滿足高爐對焦炭的質量需求，同時提高生產效益。

Abstract： In order to improve the thermal performance of the reaction strength of coke， the process and parameters of tamping coke were improved， the coal blending ratio was adjusted to meet the demands of blast furnace for the quality of coke， as well as improve production efficiency.

關鍵詞： 搗固焦；熱性能；配煤結構

Key words： tamping coke；thermal performance；coal blending structure

中圖分類號：TQ520.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）20-0036-02

0 引言

焦炭在高爐煉鐵中起供熱源、還原劑和支撐骨架的作用。大型高爐煉鐵工藝中，焦炭的支撐骨架作用尤其重要，通過生產實踐和高爐煉鐵研究的不斷深入，發現以前評價焦炭的質量指標M40、M10僅在高爐塊狀帶具有一定的模擬性，經歷碳溶反應和高溫作用，M40、M10的檢測過程已經不具有模擬性。據此，提出用焦炭反應性（CRI）及焦炭反應后強度（CSR），來做為評價焦炭的質量指標[1]。如何提高焦炭熱性能成為目前焦化企業主要的研究課題。

1 問題分析

對搗固焦爐來說，入爐煤搗固成煤餅，煤的密度增大，煤粒間隙減小。在煉焦過程中膠質體易于填滿空間，氣體不易析出，膠質體的膨脹性和流動性都增加，使煤粒間的接觸更加緊密，且密度增加后，煉焦過程中半焦收縮小，減少了成焦過程中的裂紋，所以可以生產冷強度更高的焦炭，而熱性能主要與配合煤本身的性質有關，搗固工藝對其影響不大。同時，由于搗固焦爐設計錐度小（10mm），生產高質量冶金焦時，推焦電流升高，出現難推焦的問題，被迫延長結焦時間，不但影響了焦爐的正常生產秩序，還影響后續生產。

2 研究過程

2.1 方法運用

①利用巖相分析和小焦爐煉焦試驗，對焦炭熱性能進行測定；結合配煤實驗和配合煤X值的研究，對推焦電流進行預測；二者進行結合，確定最終的配煤結構。

②根據生產的實際需要，對搗固裝煤車進行改造，使搗固煤餅寬度變小。

③通過生產實踐建立配合煤X值與推焦電流的關系模型。

2.2 方案設計

2.2.1 結合工業分析和巖相分析，利用小焦爐實驗結果最終判定進煤質量，科學的制定配煤結構。

①單種煤特性的研究分析。對豐達公司目前使用的進場精煤全部進行取樣、常規化驗分析、巖相分析和小焦爐實驗，分析所得數據。②巖相分析判斷精煤變質程度和混洗程度。煙煤中鏡質組反射率隨煤化程度的增加而有規律的增加（近似正比），并且不受其它巖石成份的影響，因此可用鏡質組最大平均反射率Remax判斷煤化程度，其隨機分布圖標準偏差S表示其單一性，反射率正態分布曲線峰值和分布形狀來判斷混煤及混煤比例，進而穩定進廠煤質量，指導焦化生產。③制定確保焦炭熱性能指標的配煤結構。通過對單種煤熱性能的分析，結合配煤原則，公司制定了多種配煤方案，并進行了搗固小焦爐實驗。詳見表1。

因此礦業分公司制定了肥煤：14-16%，瘦煤8-10%，1/3焦煤8-10%，1#焦煤20-24%，2#焦煤40-48%的配比結構，可以滿足公司對搗固焦的質量要求。

2.2.2 改造裝煤車，降低入爐煤的實際密度。

①原因：在提高焦炭熱性能的同時，焦爐推焦電流不斷升高，當熱性能達到CRI 23%，CSR 63%左右時，出現大量難推焦，極大的影響了焦爐生產，結焦時間被迫延長，出現了生產及質量的問題。②依據國內7m頂裝焦爐生產現狀，在同等配比條件下能夠正常出焦，且焦炭質量良好，7m頂裝焦爐的入爐煤密度一般約0.83t/m3，豐達公司決定把煤箱平均寬度調整到400mm，使實際密度降低并與之匹配，從而降低推焦電流。減小搗固煤餅寬度，煤餅的密度保持不變（1.03t/m3），但相對于整個炭化室來說，實際密度有所降低，緩解煤在結焦過程中的膨脹量以及提高粘結性的作用，從而解決難推焦問題[2]。③更換搗固機煤槽后擋板，將后擋板寬度調整到400mm。

2.2.3 尋求配合煤最終收縮度（X值）與推焦電流的關系解決難推焦。

①建立推焦電流與配合煤X值的關系。X值是指煙煤角質層指數測定中溫度730℃時，體積曲線終點與零點線的距離，取決于煤的自身的性質，對于配合煤而言沒有加和性。長周期的生產實踐，統計出配合煤X值與平均推焦電流關系如圖1所示。

②根據配煤結構比例來預測推焦電流，確定合適的配煤。單種煤的X值代表了煤料收縮的一種趨勢，根據經驗制定配比方案，進行模擬配制，由配合煤的X值對推焦電流進行預測，最終決定配煤方案。

2.3 工業應用實驗效果 根據小焦爐實驗及模擬配煤效果，對配比1、3、5進行實驗，結果如表2。

實驗數據對比，配比1生產的焦炭質量最好，但推焦電流較高，容易產生二次焦甚至難推焦，此方案不能執行，而配比3、5即能保證焦炭質量，又能保證生產順行，可以把結焦時間降低到24h。因此，最終把配比3、5確定為豐達公司配煤方案。

3 技術特點

3.1 利用配合煤最終收縮度（X值）來預測搗固焦爐的推焦電流，找出了工業生產中推焦電流與配合煤X值的對應關系。

3.2 在實現工業生產前，利用模擬配煤實驗預測推焦電流。

3.3 通過降低實際密度緩解焦餅對爐墻的膨脹壓力，減小推焦阻力。

3.4 對裝煤車后檔板進行了改造，進一步縮小了煤餅，降低了入爐煤真實密度。

4 實際效果

經過二年多的摸索，不斷優化配比，焦炭的熱性能得到了明顯提高，并且通過對搗固裝煤車的改造及加強對配合煤X值的研究，逐步降低了推焦電流，CRI由29%降到23%左右，CSR由61%提高到67%左右，滿足了煉鐵大型高爐的生產對焦炭的要求。

參考文獻：

[1]張海.焦炭的熱性能[J].科技與企業.

[2]馮偉.搗固焦技術[J].資源與環保.

[3]黃彬弟.焦爐小煙道內襯的修復[J].燃料與化工，2002（01）.endprint

摘要： 為改進焦炭熱性能及焦炭的反應強度，通過對搗固焦的工藝及參數改進，對配煤比進行調整等，來滿足高爐對焦炭的質量需求，同時提高生產效益。

Abstract： In order to improve the thermal performance of the reaction strength of coke， the process and parameters of tamping coke were improved， the coal blending ratio was adjusted to meet the demands of blast furnace for the quality of coke， as well as improve production efficiency.

關鍵詞： 搗固焦；熱性能；配煤結構

Key words： tamping coke；thermal performance；coal blending structure

中圖分類號：TQ520.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）20-0036-02

0 引言

焦炭在高爐煉鐵中起供熱源、還原劑和支撐骨架的作用。大型高爐煉鐵工藝中，焦炭的支撐骨架作用尤其重要，通過生產實踐和高爐煉鐵研究的不斷深入，發現以前評價焦炭的質量指標M40、M10僅在高爐塊狀帶具有一定的模擬性，經歷碳溶反應和高溫作用，M40、M10的檢測過程已經不具有模擬性。據此，提出用焦炭反應性（CRI）及焦炭反應后強度（CSR），來做為評價焦炭的質量指標[1]。如何提高焦炭熱性能成為目前焦化企業主要的研究課題。

1 問題分析

對搗固焦爐來說，入爐煤搗固成煤餅，煤的密度增大，煤粒間隙減小。在煉焦過程中膠質體易于填滿空間，氣體不易析出，膠質體的膨脹性和流動性都增加，使煤粒間的接觸更加緊密，且密度增加后，煉焦過程中半焦收縮小，減少了成焦過程中的裂紋，所以可以生產冷強度更高的焦炭，而熱性能主要與配合煤本身的性質有關，搗固工藝對其影響不大。同時，由于搗固焦爐設計錐度小（10mm），生產高質量冶金焦時，推焦電流升高，出現難推焦的問題，被迫延長結焦時間，不但影響了焦爐的正常生產秩序，還影響后續生產。

2 研究過程

2.1 方法運用

①利用巖相分析和小焦爐煉焦試驗，對焦炭熱性能進行測定；結合配煤實驗和配合煤X值的研究，對推焦電流進行預測；二者進行結合，確定最終的配煤結構。

②根據生產的實際需要，對搗固裝煤車進行改造，使搗固煤餅寬度變小。

③通過生產實踐建立配合煤X值與推焦電流的關系模型。

2.2 方案設計

2.2.1 結合工業分析和巖相分析，利用小焦爐實驗結果最終判定進煤質量，科學的制定配煤結構。

①單種煤特性的研究分析。對豐達公司目前使用的進場精煤全部進行取樣、常規化驗分析、巖相分析和小焦爐實驗，分析所得數據。②巖相分析判斷精煤變質程度和混洗程度。煙煤中鏡質組反射率隨煤化程度的增加而有規律的增加（近似正比），并且不受其它巖石成份的影響，因此可用鏡質組最大平均反射率Remax判斷煤化程度，其隨機分布圖標準偏差S表示其單一性，反射率正態分布曲線峰值和分布形狀來判斷混煤及混煤比例，進而穩定進廠煤質量，指導焦化生產。③制定確保焦炭熱性能指標的配煤結構。通過對單種煤熱性能的分析，結合配煤原則，公司制定了多種配煤方案，并進行了搗固小焦爐實驗。詳見表1。

因此礦業分公司制定了肥煤：14-16%，瘦煤8-10%，1/3焦煤8-10%，1#焦煤20-24%，2#焦煤40-48%的配比結構，可以滿足公司對搗固焦的質量要求。

2.2.2 改造裝煤車，降低入爐煤的實際密度。

①原因：在提高焦炭熱性能的同時，焦爐推焦電流不斷升高，當熱性能達到CRI 23%，CSR 63%左右時，出現大量難推焦，極大的影響了焦爐生產，結焦時間被迫延長，出現了生產及質量的問題。②依據國內7m頂裝焦爐生產現狀，在同等配比條件下能夠正常出焦，且焦炭質量良好，7m頂裝焦爐的入爐煤密度一般約0.83t/m3，豐達公司決定把煤箱平均寬度調整到400mm，使實際密度降低并與之匹配，從而降低推焦電流。減小搗固煤餅寬度，煤餅的密度保持不變（1.03t/m3），但相對于整個炭化室來說，實際密度有所降低，緩解煤在結焦過程中的膨脹量以及提高粘結性的作用，從而解決難推焦問題[2]。③更換搗固機煤槽后擋板，將后擋板寬度調整到400mm。

2.2.3 尋求配合煤最終收縮度（X值）與推焦電流的關系解決難推焦。

①建立推焦電流與配合煤X值的關系。X值是指煙煤角質層指數測定中溫度730℃時，體積曲線終點與零點線的距離，取決于煤的自身的性質，對于配合煤而言沒有加和性。長周期的生產實踐，統計出配合煤X值與平均推焦電流關系如圖1所示。

②根據配煤結構比例來預測推焦電流，確定合適的配煤。單種煤的X值代表了煤料收縮的一種趨勢，根據經驗制定配比方案，進行模擬配制，由配合煤的X值對推焦電流進行預測，最終決定配煤方案。

2.3 工業應用實驗效果 根據小焦爐實驗及模擬配煤效果，對配比1、3、5進行實驗，結果如表2。

實驗數據對比，配比1生產的焦炭質量最好，但推焦電流較高，容易產生二次焦甚至難推焦，此方案不能執行，而配比3、5即能保證焦炭質量，又能保證生產順行，可以把結焦時間降低到24h。因此，最終把配比3、5確定為豐達公司配煤方案。

3 技術特點

3.1 利用配合煤最終收縮度（X值）來預測搗固焦爐的推焦電流，找出了工業生產中推焦電流與配合煤X值的對應關系。

3.2 在實現工業生產前，利用模擬配煤實驗預測推焦電流。

3.3 通過降低實際密度緩解焦餅對爐墻的膨脹壓力，減小推焦阻力。

3.4 對裝煤車后檔板進行了改造，進一步縮小了煤餅，降低了入爐煤真實密度。

4 實際效果

經過二年多的摸索，不斷優化配比，焦炭的熱性能得到了明顯提高，并且通過對搗固裝煤車的改造及加強對配合煤X值的研究，逐步降低了推焦電流，CRI由29%降到23%左右，CSR由61%提高到67%左右，滿足了煉鐵大型高爐的生產對焦炭的要求。

參考文獻：

[1]張海.焦炭的熱性能[J].科技與企業.

[2]馮偉.搗固焦技術[J].資源與環保.

[3]黃彬弟.焦爐小煙道內襯的修復[J].燃料與化工，2002（01）.endprint