探討煉焦配合煤的最佳配比問題

摘 要：本文對煉焦配合煤的最佳配比問題進行探究，由煉焦配煤問題的探究方法展開論述，分析了不同種類的煤在煉焦過程中的作用，進而依據煉焦的工藝以及煉焦的相關環節論述了配煤在其中的不同指標。最后，通過實驗對于煉焦配合煤中瘦煤、焦煤、肥煤等不同煤種的最佳配比進行探究，以此為不同煤種以及不同煉焦環節中配合煤的有效應用提供參考，進而優化生產環節，維護煉焦生產的科學性。

關鍵詞：煉焦;配合煤;配比

在煉焦的過程中，合理的煤炭資源配比可以提升生產的合理性與規范性，進而促進煉焦質量的提升，并且保證煤資源的有效應用。煤資源在多個生產領域中具有廣泛的應用性，但在適用的過程中，需要對于煤資源進行有效的配比，以此加深煤資源的應用性。配煤比就是配煤方案，使用幾種不同煤種按照一定配入比例混合成配合煤，配合煤指標基本是各煤種的指標與其相應配入百分比乘積的加和運算。

1 煉焦配合煤配比問題的研究方法

煤是煉焦過程中的主要原料之一，在進行煉焦的過程中，煉焦配合煤的最佳配比問題是提升煤資源利用率以及保證焦炭應用質量的重要組成部分。為保證煤的最佳配比，需要在進行配合煤應用的過程中，針對煤的配比，進行科學的測定。在此過程中，由于煉焦化學反應是一個較為復雜的過程，要應用理論進行配煤問題的解決難以實現，因此要通過統計與實驗的綜合運用，形成有效的解決方法。此外，還有部分學者在統計的基礎上，應用數學的方法進行配煤問題的探究，如線性規劃法、單純形--點陣法等。應用數學方法進行探究的過程需要進行大量數據的收集與統計，在二種或者三種原料煤的情況下會更為適用。通常依靠對于各單種煤的極限比例來對于焦炭強度進行控制，在實驗的過程中，由于煤質變化或煤種不足，會對于焦炭的質量形成一定的影響，這時要盡可能多的利用庫存進行配比的調整。在配比變化后，需要對于配合煤的灰分、硫分、揮發分等進行計算，以滿足實驗的基本要求。

2 不同種類煉焦煤在配煤中的作用

2.1 氣煤

加熱氣煤生成的膠質體量較大，并且這種膠質體的穩定性不足，以及出現分解。此外，氣煤由半焦形態轉化成焦炭的過程，會出現較多的揮發物，這就導致了氣煤的收縮程度較大，其在演化過程中會生成較多的焦炭縱裂，并且這種揮發物塊度較小，機械強度較若。

2.2 肥煤

肥煤加熱過程中出現的膠質體較多，其具有較好的熱穩定性，這就決定了在肥煤成焦時具有較好的熔融性。但同時，肥煤成焦的過程中，其內部的應力會逐漸松散，進而出現大量的橫裂紋。肥煤是配煤的重要組成部分，具有較好的作用，因此，通常肥煤被視作基礎煤。

2.3 焦煤

煉焦煤是一種擁有中等揮發分以及中等膠質層的主焦煤，在單獨煉焦的過程中，會生成熱穩定性良好的的膠質體，進而使其可以煉制出塊狀大、裂紋少、耐磨性較高的焦炭。工業尚不發達的階段，通常應用焦煤進行單獨煉焦，但在現代室式焦爐中應用焦煤進行單獨煉焦會因其收縮程度不足以及膨脹負荷過大，而產生推焦困難的情況，甚至會對于焦爐造成損毀。

2.4 瘦煤

加熱瘦煤生成的膠質通常體量不多，但其形成的焦炭具有較大的塊度，而且產生的裂紋較少，但一般沒有耐磨性。在配煤的過程中融入瘦煤可以起到提升焦炭塊度的作用。

3 煉焦過程對配合煤的總體要求

3.1 主要的煉焦工藝

傳統的配煤煉焦法是通過不同媒種的一定比例配比來實現，其配比一般為氣煤25%，肥煤15%，瘦煤10%，主焦煤和1/3焦煤50%，配合后可燃基揮發分約為25%。搗固煉焦是近幾年發展起來的一種新的煉焦工藝，可增加氣煤或弱粘煤配比，氣煤配比可配到65%以上，配合后干燥無灰基揮發分為29%-34%，水分為9%-11%，具有良好的焦炭強度。

3.2 煉焦不同環節的配煤指標

3.2.1 配煤灰分

配煤中的灰分在煉焦后全部殘留于焦炭中，成為生產冶金焦的主要質量指標之一，因此應當控制配煤的灰分。煤的成焦率一般在75%左右。因配煤中灰分全部轉入焦炭中，所以焦炭的灰分要比配煤灰分高1.3倍左右。在生產上要求配煤灰分小于10%。

3.2.2 配煤硫分

硫分煤中通常以黃鐵礦、硫酸鹽和硫的有機化合物三種形式存在。通常洗選一般只能除去黃鐵礦硫，而配煤中的硫會存在85%到90%殘留于焦炭中。這就表示配煤中的硫分越低越好，煉焦配煤的硫分一般應小于1.0%。

3.2.3 配煤揮發分

受資源限制，我國煉鋼焦配煤中的氣煤用量一般較高，頂裝機焦配煤干燥無灰基揮發分一般在25%-30%。部分焦化廠配煤揮發分可以達到32%。近年來，按照我國肥煤、主焦煤緊俏的資源情況，大力推廣搗固煉焦新工藝，氣煤配比可以達到75%，配煤干燥無灰基揮發分超過34%。

4 配合煤不同煤種的最佳配比實驗

4.1 瘦煤配比

在實驗中通過對于瘦煤調整配比實驗得出的數據進行折線圖的繪制，在此過程中，通過對于折線的比較可以看出肥煤與焦1煤的配比保持恒定僅對于瘦煤、1/3煤或焦2進行調整的情況下，可以看出瘦煤的配比為12%-14%時，冶金焦M40、M10、CSR的狀態平穩升高，其狀態位于較為穩定的水平，并且其相關性能較強;在瘦煤配比處于1%的階段時，其冷熱強度的相關指標處于最優狀態;當瘦煤配比在1%以下與處于15%以上時，冶金焦M40、M10及熱強度的相關指標出現明顯的下降，并且這種狀態不足以滿足實際生產的基本需求。通過對于上述瘦煤配比實驗的相關分析可以看出，瘦煤的最佳配比通常為14%。因此，圍繞這一比例，在進行實際生產的過程中，瘦煤配比要控制在一個科學的范圍內，偏高或偏低的態勢，均會對焦炭的質量產生不良影響[1]。

4.2 焦煤配比

通過對于焦1煤、焦2煤的配比調整形成針對于焦炭冷熱強度影響的實驗數據，可以看出肥煤、1/3煤以及瘦煤配比恒定時，僅調整焦1、焦2，會發現焦炭抗碎強度M40以及反應后強度會隨著焦1煤配量的增加而提升，且相關性較好，但焦1煤配比維持在31%到39%區間時，M10的指標保持不變。可以看出，焦1煤配比的提升，可以促進焦炭M40和CSR的提升，出于焦炭質量以及降低配煤成本的考量，需要在生產過程中，將焦1煤配比控制在31%到35%區間。

4.3 肥煤配比

通過實驗，將肥煤的配比由4%提升至24%，焦炭的抗碎強度M40具有拋物線型的變化趨勢，并且肥煤配比為1%處呈現最大值，此時M4020為61%，M2520為86.5%。

此外，肥煤配比增加或降低都會使得M40出現下降的情況，當配比提升至24%時，會出現最小值，此時M4020僅為55%。當肥煤配比在14%以下時，M10指標下降明顯，其降幅為12%時，M10下滑至8.2%，肥煤配比在14%到24%時，M10隨肥煤配比的增加而提升，但變化幅度不大。肥煤配比處于14%到24%區間時，其冶金焦熱強度較優，在肥煤配比為18%時，熱強度指標為最優值 [2]。

綜上所述，為保證煉焦過程中配煤的有效應用，需要在進行煉焦時針對于配合煤的配比通過實驗進行精準的探究，進而保證不同煤種在煉焦過程中的有效運用，以此形成完善的煉焦生產環節，有效提升煤的利用效能。在配合煤中，瘦煤的最佳配比為11%-14%;在焦煤中，31%-35%的煤配比可以在降低成本的同時，有效提升煉焦的強度;肥煤控制在14%-18%可以獲得有效的冶金焦熱強度，進而滿足生產的基本需求。

參考文獻：

[1]劉洋，李東濤，馬超，等.配合煤的水分和堆密度對焦炭質量的影響[J].燃料與化工，2020，51（04）：5-9.

[2]程歡，王新東，曾義君，等.配合煤配比對焦炭綜合熱性質的影響[J].煤炭轉化，2020，43（01）：65-71.

作者簡介：

喬乾（1986- ），性別：男，民族：滿，籍貫：天津人，學歷：本科，現有職稱：助理工程師，研究方向：化工工藝。