對兩種國外煉焦煤的研究及配煤煉焦試驗

吳玉良， 徐成記

(山西焦化集團有限公司，山西 洪洞 041606)

引 言

受山西焦化技術咨詢服務公司的委托，山焦配煤實驗中心為印尼某企業新建JN60型焦爐做開工配煤煉焦試驗。利用中心的分析儀器、試驗裝置以及建立的煉焦煤評價體系，對該公司提供的兩種煉焦煤AKT煤和German Creek煤進行了較為全面的煤質分析、單種煤煉焦試驗及煤質評價。在全面掌握煤質特性的基礎上，又進行了多個方案的配煤煉焦小焦爐試驗。除對比分析各個方案焦炭質量的優劣外，還針對AKT煤鏡質組含量高、活惰比高、哈氏可磨指數高及膨脹度大等特殊性進行了分析研究，為印尼喀鋼選擇適合與AKT煤配合煉焦的煤種提供了技術指導。

印尼某企業采用了綜合評價較好的配煤方案三作為6 m頂裝焦爐開工配煤方案。實踐證明，運用該方案焦爐投產順利，焦炭質量指標與預測值基本相符，滿足了高爐生產需求。

1 AKT煤與German Creek煤的質量特性

1.1 AKT煤煤質分析與40 kg焦爐煉焦試驗結果

AKT煤煤質分析與40 kg焦爐煉焦試驗結果見表1，表2，及第98頁表3。

表2 40 kg焦爐煉焦試驗技術條件

1.2 German Creek煉焦煤煤質分析及40 kg焦爐煉焦試驗結果(見第98頁表4～表6)。

1.3 煤質評價與特性分析

1.3.1 AKT煤

1) 按照中國煤炭分類標準，印尼AKT煤屬于品質較好的1/3焦煤，其黏結指數GR.I值及膠質層最大厚度Y值較高，具有較好的黏結性和結焦性，固軟溫度區間較寬，黏結惰性物料的能力較大。

2) 哈氏可磨性指數較高，表明該煤容易粉碎。

煤的可磨性表示煤被粉碎的難易程度，煤的這一機械性質在我國國標中規定用哈德格羅夫(哈氏)可磨性指數HGI來表示。煤的可磨性指數越大，則這種煤越易粉碎。反之，則難粉碎。

表3 焦炭質量分析

表4 German Creek煉焦煤煤質分析

表5 40 kg焦爐煉焦試驗技術條件

表6 焦炭質量分析

AKT煤的哈氏可磨性指數高達101，表明該煤種容易粉碎，在生產過程中應避免煤料粉碎過細，導致黏結性變差、裝煤量減少、裝煤時噴煤冒煙及影響回收操作等。

3) 煤巖分析結果表明，該煤種為有一個凹口的簡單混煤，隨機平均反射率(%)為0.946。煤巖組分中鏡質組占到84.9%，鏡質組含量高，活惰比高達5.67，在配煤中心的煤炭數據庫中名列前茅。這與AKT煤的成煤條件有關，印尼是千島之國，原生植物大多處于水下無氧環境，因此，形成了較多的鏡質體，故表現為高活性組分含量；單獨煉焦時因其黏結基質有余，而形成焦炭骨架結構的惰性物質不足，影響焦炭強度，尤其是抗碎強度較低，需要惰性組分含量較高的煤與其配合煉焦，才能生產出質量較好的焦炭。

4) 該煤種膨脹度大，加熱過程中箱體膨脹變形，出焦時因箱體變形而被卡住，用于大爐生產會對爐墻產生較大的壓力。因此，在制定焦爐開工配煤方案時應控制該煤種的配用比例，以減少煤餅對爐墻的壓力。

1.3.2 German Creek煤

1) 根據煤巖分析結果，該煤種為有2個凹口的復雜混煤，隨機平均反射率為1.251%，反射率最低值為0.900%，最高值為1.850%，標準差為0.237%。反射率分布直方圖上有3個峰，大約由3種不同變質程度的煤混配；German Creek煤煤巖組分中鏡質組占69.8%，活惰比為2.51。

2) German Creek煤黏結指數為75，Y值為12 mm，奧亞膨脹度為-14.3%，為“負膨脹”。

2 AKT煤與German Creek煤配煤煉焦試驗結果

根據AKT煤與German Creek煤的質量特性及某企業的要求，制定了5個配煤方案，進行小焦爐煉焦試驗。

2.1 配煤煉焦試驗方案(見表7)

表7 配煤煉焦試驗方案

共做了5個方案的配煤煉焦試驗，AKT煤的配用比例由50%到20%遞減，試驗目的除了解焦炭質量外，還要了解各方案配合煤的各項質量指標是否適合用于新開工的焦爐。其中，方案五是應技術咨詢服務公司和印尼某企業要求，在1個多月后進行的試驗。由于來煤存放時間較長，煤的氧化對試驗結果有一定程度的影響。

2.2 配合煤質量分析結果(見表8)

表8 配合煤質量分析結果

各方案配合煤的主要質量指標變化趨勢見圖1。

圖1 各方案配合煤的質量指標變化趨勢

分析結果表明，隨著AKT煤配用比例遞減，配合煤的奧亞膨脹度逐步減小，有利于減少對爐墻的壓力，但配合煤的揮發分也逐步降低，不利于焦餅的收縮，配合煤的黏結指數也有下降趨勢等，需要全面加以考慮。

2.3 40 kg焦爐煉焦試驗情況(見表9)

表9 40 kg焦爐煉焦試驗情況

由于AKT煤的奧亞膨脹度大，除方案四(AKT煤配用比例最少為20%)外，其余方案配合煤在結焦過程中由于膨脹使得箱體變形與爐墻接觸，導致出現出爐時箱體被卡住的現象。隨著AKT煤配用比例的遞減，膨脹度逐漸減小。

2.4 焦炭質量分析結果(見第100頁表10)

各個方案試驗焦炭主要質量指標變化趨勢如第100頁圖2所示。

從各方案焦炭質量情況看，隨著AKT煤配比例的遞減，焦炭的灰分、焦末含量等指標呈上升趨勢，硫分、平均粒度、機械強度等指標呈下降趨勢。

3 40 kg試驗焦爐與工業焦爐焦炭強度的對應關系

根據近年來配煤實驗中心進行的近50組使用同一配比配合煤，40 kg試驗焦爐焦炭與我公司JN60型焦爐晾焦臺焦炭強度的相關性試驗結果，預測各方案用于工業焦爐晾焦臺焦炭強度如第100頁表11。

由于焦炭質量除受煤質影響外，煉焦生產工藝如，加熱制度、結焦時間、熄焦方式及焦炭運輸條件等因素也同樣影響著焦炭強度，故以上預測數值需結合印尼方的生產工藝條件加以修正。

表10 各方案試驗焦炭質量分析結果

圖2 各方案試驗焦炭主要質量指標趨勢

方案抗碎強度(M40)/%耐磨強度(M10)/%反應后強度(CSR)/%一76.28.859.0二77.08.963.0三76.38.761.1四76.49.559.8五70.210.962.1

4 實際應用情況

印尼某企業采用了綜合評價較好的配煤方案三作為6 m頂裝焦爐開工配煤方案。運用該方案焦爐投產順利，焦炭質量指標與預測值基本相符，能夠滿足某企業高爐的生產需求。同時，推焦電流在180 A左右，焦爐推焦順利。

5 結論

1) 采用印尼某企業提供的AKT煤和German Creek煤進行了多個方案的配煤煉焦試驗，從中選擇了較為合適的配比作為喀鋼6 m頂裝焦爐開工方案。運用該方案焦爐投產順利，焦炭質量指標與預測值基本相符，能夠滿足喀鋼高爐的生產需要，焦爐推焦順利。

2) 印尼AKT煤與國內煉焦煤相比較為特殊，對其的認知主要有：1) 其類別屬于品質較好的1/3焦煤，具有較好的黏結性和結焦性，固軟溫度區間較寬，黏結惰性物料的能力較大；2) 哈氏可磨性指數較高，易于粉碎，在生產過程中應避免煤料粉碎過細，導致黏結性變差、裝煤量減少、裝煤時噴煤冒煙及影響回收操作等；3) AKT煤活性組分含量高，黏結基質有余，而形成焦炭骨架結構的惰性物質不足，需要與惰性組分含量較高的煤種配合煉焦，才能生產出質量較好的焦炭。4) 該煤種膨脹度大，在制定焦爐開工配煤方案時應控制該煤種的配用比例，以減少焦餅對爐墻的壓力，避免損傷爐體。因此，如能增加揮發分、X值及惰性組分較高，膨脹度較低的煤種加以配合，則對于焦炭質量、爐體保護及出爐操作等方面都將會有所改善。