淺談灰分對焦炭質量的影響

劉良琴

（河鋼集團宣鋼焦化廠，河北張家口075100）

淺談灰分對焦炭質量的影響

劉良琴

（河鋼集團宣鋼焦化廠，河北張家口075100）

焦炭灰分是高爐冶煉過程中的有害成分，其灰分全部來自原料煤，而宣鋼焦炭的灰分較高，需要對灰分在煉焦過程中的作用與焦炭質量影響進行分析與研究，以便指導配煤生產。

灰分；焦炭質量；影響

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.039

1 灰分對其他相關指標的影響

從煤巖角度分析，煤顯微組成分為活性組分和惰性組分，由于煉焦煤的煤巖成分不同，在熱解過程中所形成膠質體的數量和質量不同，由此產生不同質量的焦炭，灰分是惰性成分，對煉焦煤的黏結性及膠質層厚度產生一定影響，通過對煤中灰分與Y值和G值進行回歸線分析，其關系如圖1所示。

由圖1可知，煤的灰分對黏結指數影響較大，且有一定的相關性，隨著灰分的增加，黏結指數降低。

圖1 灰分與黏結指數的關系

揮發分是反映煤變質程度的指標之一，其主要由煤中煤巖組分決定，煤中的灰分是無機物，所以其對煉焦煤的揮發分影響不大。

膠質體是煤在熱解過程中，受熱軟化變形所產生的汽、液、固3相共存的一種物質，膠質層指數只是反映煤在結焦過程中生成膠質體的數量，而灰分為惰性物質，在煤的熱解過程中，由于其不軟化也不熔融，所以灰分在膠質體中的存在，只是影響膠質體中固態物質的含量，而不影響膠體的數量，灰分對膠質層厚度的影響不明顯[1]。

煤的黏結指數（G值）反映了煤在熱解過程中膠質體對惰性物質的黏結力，是影響焦炭強度的主要指標之一，隨著灰分增大，煉焦煤中自身惰性物質的含量增大，減弱了對外界惰性物質的黏結性，在G值測定過程中，其黏結無煙煤的能力減弱，表現為G值降低。

2 灰分對焦炭的氣孔率和光學組織的影響

焦炭的氣孔是由煤中活性部分在結焦過程中，因其所產生氣體在析出過程中受阻，或形成半焦后繼續熱解所生成的氣孔及微裂隙為氣孔。氣孔形成是在煉焦煤加熱至膠質狀態的末期產生的，在形成半焦時定型。由于灰分的存在，影響煤在熱解過程中所產生的氣體數量及其在移出過程中的速度，進而影響焦炭的氣孔率。由于灰分是惰性物質，其在熱解過程中既不軟化也不熔融，因此，灰分在焦炭中以惰性物質參與焦炭壁的形成。

圖2 配合煤灰分與焦炭氣孔率的關系

通過對焦炭的灰分、焦炭氣孔率、焦炭強度和反應后強度（CSR）數據統計與分析如圖2所示。

由圖2可知，隨著煉焦煤灰分的升高，焦炭的氣孔率降低，這主要是因為煤巖成分在焦炭形成過程中，對焦炭的形成有決定塊焦的形成，促進塊焦的形成，參加焦炭結構的形成3種作用?；曳质嵌栊猿煞?，參與了焦炭結構的形成，一方面是氣孔壁的組成部分，另一方面參與煤粒的合并過程，在其間能很好地排出熱解所產生的氣體，降低了氣孔率，所以灰分升高，焦炭的氣孔率降低。

3 灰分對焦炭強度的影響

煉焦煤的灰分對焦炭強度M40和CSR的關系，如圖3、圖4所示。

灰分對焦炭強度的影響有正面和負面2個方面：正面影響是隨灰分的升高，氣孔率降低，焦炭強度升高，負面影響是隨著灰分的升高，使得焦質中焦炭結構缺陷的增多，光學各向異性減弱，焦炭氣孔壁結構的不均勻性增大，特別是較大顆粒礦物質的存在，是焦炭形成裂紋的中心，造成焦炭強度降低；再就是由于灰分中含有一定量的堿金屬，其對焦炭在高溫下的碳溶反應起正的催化作用，降低了焦炭的反應后強度。而灰分對焦炭強度起到的負作用要強于對焦炭的正面影響，因此，灰分對焦炭的作用總體表現為強度的劣化，所以要提高焦炭強度必須降低配合煤的灰分。

從另一角度也表明，在配合煤灰分在無法通過結構進行調整的情況下，可以通過提高配合煤中灰分的細度來改善煤在熱解過程中膠質體的不均勻性，提高氣孔壁中焦質的均勻性，降低和減小焦炭氣孔壁中的缺陷，從而達到改善焦炭質量的目的。

圖3 配合煤灰分與焦炭M40的關系

圖4 配合煤灰分與焦炭CSR的關系

4 結論

1）灰分對煉焦煤的干燥無灰基揮發分、膠質層厚度影響不大，但對G值有一定的影響，在以黏結指數為焦炭質量預測參數時，應考慮各個指標之間的相互影響，提高焦炭質量預測的準確性。

2）灰分是焦質的一部分，可以改善焦炭的氣孔結構，降低焦炭氣孔率，因此，在煉焦煤灰分較高的情況下，可以通過提高配合煤中灰分的細度，來改善煤在熱解過程中膠質體的中不均勻性，提高氣孔壁中焦質的均勻性，降低和減小惰性物質灰分對焦炭氣孔壁中的缺陷，以此來降低灰分對焦炭強度的負作用。

【1】孔祥勇.淺談6米焦爐干法熄焦對焦炭質量的影響[J].酒鋼科技，2010(2)∶26-28.

Analysis on the Influence of Ash on the Quality of Coke

LIU Liang-qin
(Xuanhua Coking Plant of Hebei Steel Group,Zhangjiakou 075100,China)

Coke ash in the blast furnace smelting process is a harmful ingredient,all of which is from raw coal.There is a high level of ashin Xuanhua coking plant,so the function of ash in the coking process and its influence on the coke quality need to be analyzed and studied,so as to guide the coalproduction.

ash;quality of coke;influence

TF526+.1

A

1007-9467（2016）09-0093-02

2016-08-11

劉良琴（1973～），女，河北藁城人，高級工程師，從事煤質分析與煉焦配煤生產與研究。