提高焦炭1500 ℃高溫強(qiáng)度生產(chǎn)實(shí)踐

韓風(fēng)國(guó)

(河鋼宣鋼焦化廠，河北 宣化 075100)

現(xiàn)行焦炭熱強(qiáng)度指標(biāo)，只能評(píng)估焦炭在1100 ℃以下溫度區(qū)域性能變化，而表征焦炭在1100 ℃以上高溫區(qū)域強(qiáng)度性能的技術(shù)指標(biāo)目前還沒(méi)有。為此宣鋼和北京科技大學(xué)對(duì)焦炭質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)特別是高溫強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行研究，共同提出 “焦炭1500 ℃高溫強(qiáng)度” 概念和檢測(cè)方法[1]。認(rèn)為，高爐下部高溫區(qū)溫度基本在1500 ℃以上，焦炭強(qiáng)度、粒級(jí)在此部位受溫度等影響出現(xiàn)劇烈變化，焦炭具有較好的高溫強(qiáng)度對(duì)于爐內(nèi)焦炭骨架作用、爐缸透氣透液性、死焦堆的置換更新都有重要作用。經(jīng)檢測(cè)，宣鋼焦炭高溫?zé)釓?qiáng)度只有36.2%，水平較低，因此進(jìn)行了在保證焦炭目前指標(biāo)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提高焦炭1500 ℃高溫強(qiáng)度的生產(chǎn)實(shí)踐。

1 優(yōu)化煉焦煤資源，提高焦炭1500 ℃高溫強(qiáng)度

1.1 優(yōu)化現(xiàn)有資源，提高焦炭高溫強(qiáng)度

從源頭對(duì)現(xiàn)用主焦煤13個(gè)礦點(diǎn)全部進(jìn)行40 kg小焦?fàn)t單種煤煉焦，按照檢測(cè)方法[1]對(duì)焦炭全部進(jìn)行1500 ℃高溫強(qiáng)度檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)煉焦煤資源進(jìn)行優(yōu)化，逐步淘汰高溫強(qiáng)度較差的西海峰、高硫平遙、鑫飛、浩博；將高溫強(qiáng)度一般的離石、屯蘭、興無(wú)逐步減量，離石由每月6列降至4列；屯蘭由每月3列降至1列；興無(wú)由每月2列降至1列，資源充足時(shí)不采購(gòu)。

1.2 開(kāi)發(fā)應(yīng)用新資源，提高焦炭高溫強(qiáng)度

為提高焦炭高溫強(qiáng)度，到山西進(jìn)行資源考察，通過(guò)成分分析、結(jié)焦性試驗(yàn)、高溫強(qiáng)度試驗(yàn)，性價(jià)比評(píng)價(jià)，優(yōu)化配煤試驗(yàn)，確定了3個(gè)可用新資源，即解決了資源瓶頸問(wèn)題，又為提高焦炭高溫強(qiáng)度提供了原料保障。

資源優(yōu)化后，在配煤結(jié)構(gòu)不變情況下，焦炭1500 ℃高溫強(qiáng)度由36.2%提高至41.6%新資源，提高焦炭高溫強(qiáng)度。

2 優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)，提高焦炭高溫強(qiáng)度

在資源優(yōu)化基礎(chǔ)上，根據(jù)各品種、各礦點(diǎn)煉焦煤質(zhì)量，不同焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時(shí)間，制定了焦炭高溫強(qiáng)度提升配煤方案。利用試驗(yàn)焦?fàn)t，確定了焦炭各強(qiáng)度進(jìn)一步提升配煤結(jié)構(gòu)。停配氣煤4%，1/3焦煤由12%增配至14%，瘦煤、焦煤各增加1%。方案實(shí)施后焦炭M40干焦：87.9%、濕焦：85.7%；M10干熄、6.0濕焦6.2%；CSR干焦：67.8%、濕焦：67.0%；高溫強(qiáng)度由41.6%提升至45.8%。

表1 單種煤高溫(1500 ℃)強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)

表3 配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

3 降低焦炭灰分，提高焦炭高溫強(qiáng)度

焦炭中灰分，本身會(huì)弱化焦炭孔壁強(qiáng)度尤其在到達(dá)1500 ℃以后，焦炭本身所含碳會(huì)與焦炭灰分中SiO2等發(fā)生還原反應(yīng)，還原出[SiO]氣體在高溫下散逸，會(huì)進(jìn)一步降低焦炭孔壁強(qiáng)度，使焦炭更易在物理摩擦和碰撞中碎化；隨著焦炭灰分增加，1500 ℃高溫條件下焦炭灰分和碳的反應(yīng)量越大，焦炭的劣化加劇。焦炭灰分與高溫強(qiáng)度有較強(qiáng)的相關(guān)性[1]。

3.1 修訂煉焦煤合同標(biāo)準(zhǔn)，降低焦炭灰分

為降低煉焦煤灰分，對(duì)所用煉焦煤礦點(diǎn)進(jìn)行梳理，對(duì)產(chǎn)地質(zhì)量情況摸底，對(duì)灰分有降低空間的3個(gè)煤種6個(gè)礦點(diǎn)的資源重新修訂灰分合同標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到降低焦炭灰分目的。

3.2 開(kāi)發(fā)應(yīng)用低灰進(jìn)口煤新資源，降低焦炭灰分

為進(jìn)一步降低焦炭灰分，對(duì)低灰澳洲進(jìn)口煤進(jìn)行性能研究。該資源灰分小于8.50%，硫份小于0.50%，配用后可以起到降低焦炭灰分、硫分作用。單種煤結(jié)焦性M40：78.0%較差，但1500 ℃高達(dá)56.08%。因此，進(jìn)行配加進(jìn)口煤，降低焦炭灰分，提高高溫強(qiáng)度生產(chǎn)實(shí)踐。通過(guò)多次優(yōu)化各礦點(diǎn)配入比例，確定進(jìn)口煤極限配比，澳洲進(jìn)口煤配入比例控制在6%之內(nèi)，焦炭冷、熱強(qiáng)度全部滿足要求。

通過(guò)修訂采購(gòu)合同，開(kāi)發(fā)應(yīng)用低灰進(jìn)口焦煤新資源，焦炭灰分由12.92%降至12.40%，焦炭1500 ℃高溫強(qiáng)度由36.2%提高至48.8%。

表4 灰分修訂前后對(duì)比

表5 進(jìn)口煤性能試驗(yàn)及配煤試驗(yàn)結(jié)果

表6 進(jìn)口煤配煤試驗(yàn)情況

表7 實(shí)施前后焦炭質(zhì)量對(duì)比

4 實(shí)施效果

實(shí)施后，冶金焦質(zhì)量全部達(dá)到攻關(guān)目標(biāo)要求，且較實(shí)施前均有不同程度的改善，尤其是灰分改善明顯，較實(shí)施前改善0.52個(gè)百分點(diǎn)。高溫強(qiáng)度完成48.8%，較實(shí)施前提高12.6個(gè)百分點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

從源頭優(yōu)化現(xiàn)有資源，開(kāi)發(fā)應(yīng)用新資源，提高主焦煤?jiǎn)畏N煤1500 ℃高溫強(qiáng)度，能提高焦炭高溫強(qiáng)度；開(kāi)發(fā)應(yīng)用低灰資源，通過(guò)合同管理降低煉焦煤灰分，提高焦炭高溫強(qiáng)度顯著。