煉焦配煤技術及其生產實踐

黃小芳

(山西焦煤集團五麟煤焦開發有限責任公司，山西 汾陽 032200)

引 言

在提煉焦炭的準備工作中，配煤是一項核心內容。配煤是指將煉焦煤按照不同品種進行分類，并將其按照事先規定好的比例混合在一起，然后嚴格依照質量要求，采取先進的煉焦配煤技術對焦炭進行提煉。在現實中，往往采取多樣的配煤煉焦方法，這樣有助于單煤結焦特性的充分發揮，使煤炭資源性能在一定程度上取長補短，從而實現對煉焦煤資源范圍的拓展，進而生產出品質更高的焦煤。

1 配煤理論概述

當前，在環保政策不斷落實的背景下，配煤已經成為國內外許多焦化企業重點研究的內容。近些年來，煉焦配煤方案的多樣性和豐富性程度也愈來愈高。總體來講，配煤方案在制定的過程中，運用到的配煤原理主要包含以下三方面內容。

1.1 膠質層重疊原理

膠質層重疊原理是指依據煤自身所具備的黏結能力，在研究煤、焦兩者統一轉化規律的基礎上，實現對焦炭質量、強度的預測，藉此對填充劑煤、主導煤進行確定，最終確定出可行性比較強的配煤方案。該原理對配合煤中單種煤膠質體的軟化空間、溫度區間的適宜性提出了要求，這有助于配合煤于高溫煉焦中處于良好的塑性狀態，促使焦炭質地更為均與，表面更為光滑細膩，結構的穩定性更強。當前，在該配煤原則的支持下，運用廣泛程度比較高的有“J法”配煤技術，該技術具有較強的經濟性和可操作性，常常作為最佳配煤方案中的核心內容出現。

1.2 共炭化原理

共炭化是指將某些非煤類的黏合劑，比如橡膠、瀝青、有機渣油以及瀝青等加入到煤中，開展炭化操作，其中加入黏合劑的主要作用是為了使煤炭的結焦性得到提高。共炭化原理指的是在運用黏結性比較弱的煤炭時，黏結劑的使用可以在提高煤炭黏結性的同時，對煉焦煤過程中的廢棄物進行充分循環利用，從而達到對資源的節約以及對環境問題的有效解決。當前，在共炭理論的合理支持下，全球各個國家的焦化企業都在很大程度上提高了對煤炭方案研究、改進工作的重視程度。實踐研究證明，將適量的非煤黏結劑運用到配煤工作中，不僅可以對煤炭的結焦性進行改善，還能夠確保煤氣等化工產品產量的提高。

1.3 互換性配煤原理

該原理最早是由一名名為城博的日本人提出的，其將煤自身所含有的有機質分為兩個部分，即纖維質組分和黏結組分，并指出理想強度焦炭的提煉，必須對配合煤中纖維組分和黏結組分的比例進行適當控制，且保持纖維組分要比黏結組分的強度大一些。在互換性配煤原理的支持下，當配煤黏結性相對較強的情況下，可以加入適量的焦粉和無煙煤，這有助于煤炭質量的提高。另外，在煤質相同、不加入黏合劑的情況下，為了使煤炭質量得到一定保障，加入焦炭的細度就要達到一定程度。

2 主要煤種以及配煤原則介紹

2.1 幾種主要煤種的成焦特性介紹

在日常的煉焦配煤工作中，比較常見的煤種可以分為四種，即肥煤、貧煤、瘦煤以及焦煤，總體上來講，焦煤具有最好的結焦性，在加熱的過程中，其可以產生更多穩定性較強的膠質體，并且焦炭產品一般都具有較高的強度，裂紋也比較少，因此，質量相對來講是最好的。與焦煤相比，肥煤的優勢在于其在加熱的過程中往往或產生非常多的流動性膠質體，劣勢在于成焦之后常常會出現較多的裂紋，因此，在現實中比較適宜于和主焦煤聯合使用。瘦煤在加熱的過程中生出的膠質體相對來講是比較少的，其具有焦塊大、焦塊強度較低的特點，在現實中不適宜單獨使用。貧煤是基本不會在加熱過程中生出膠質體的一種煤，其在配煤煉焦中只能充當輔助用煤[1]。

2.2 配煤的意義及原則

對煤種進行分析可以總結出，焦煤是煉焦配煤的理想煤種。然而，我國是一個煤炭資源分布極其不平衡的國家，近些年來，在巨額生產成本以及環境問題的壓力下，焦煤產量水平一直停步不前，當前，依靠焦煤對煤炭進行生產已經難以實現。在這種形勢下，混合煤快速產生并成為煤炭生產的重要材料。運用混合煤生產煤炭，可以確保各個煤種之間的優勢互補，從而使煤炭資源的高效運用成為現實，進而達到煉焦副產品以及提高焦炭質量的主要目的。煉焦配比遵循的主要原則有。首先，焦炭的質量應達到冶金用焦的相關質量要求，即焦炭硫的含量應<1%，磷的含量應在0.03%以下，焦炭的粒度應控制在30 mm～60 mm，灰度、水分的含量應越低越好；除此之外，在炭化最后階段，煤的收縮度應足夠好，從而避免成焦后由膨脹壓力過大而引發的爐體損壞以及推焦困難問題的發生。其次，還應將生產成本考慮在內，在確保焦炭整體質量的基礎上，應盡量采用本地的煤種，并減少對高品質煉焦煤的運用，適當情況下，可以多加入一些黏結性比較弱的煤種；除了這些，還應將企業內部的生產需求考慮在內，比如在需要的煉焦煤產品產量增大時，可以選擇加入一些揮發性較強的分煤。

3 煉焦配合煤的相關質量要求

煉焦配合煤是生產煤炭的重要材料，其質量指標主要包含以下五個方面內容。第一、水分。適宜的水分含量與焦炭質量的提高、產量的增大以及焦爐壽命的延長有著直接聯系。水分汽化可以促使熱量充分地傳遞到煤料。通常情況下，入爐煤料中水分含量一般控制在7%～10%。第二、灰分。在實際的煉焦配煤生產中，配合煤中所含有的灰分是直接傳遞到焦炭中去的，灰分的含量一般控制在9.25%左右。第三、硫。配合煤中的硫物質主要分布在硫酸鹽、硫化合物以及黃鐵礦中，且大多數硫都殘留于焦炭內部。配合煤中硫分一般<1.05，從而對焦炭的質量進行確保。第四、揮發分。配合煤中的揮發分是確保煤氣以及其他化學產品產出率的決定性因素，一般情況下，揮發分主要限制在24%～30%，這對于提高焦炭的強度至關重要。第五、黏結性。黏結性也是影響煤炭產品質量的關鍵性因素，具體來講，Y值一般應在16 mm～20 mm，G值應在58 mm～71 mm，從而使焦炭的黏結性達到標準生產指標。

4 配煤控制方法介紹

4.1 堆料、取料的原則以及質控方法

在堆料過程中，把不同煤種按照種類堆放起來是首要步驟，為了確保該步驟的合理進行，可以將煤質相近程度比較高、自身穩定性比較好、運用比較普遍的煤種按照平鋪直取的方法開展取煤操作。將某些特殊煤種運用細化管理的方式使其分類更為細致，在現實中，煤餅應以煤質為依據進行分質堆放。分類分級、同質同類堆放都可以達到便捷配煤工作和采樣的目的。另外，在長時間的堆放中，煤料很容易就會產生氧化反應而變質，這是因為水分增加的緣故，所以，在對煤料進行取樣的過程中，應盡可能做到存新用舊，從而確保庫存的舊煤料在其變質之前得到消耗，這還可以降低煤料的倉儲費用。在現實的操作中，應合理運用工業全分析的方法開展煤炭質量控制工作，并且還應運用逐步煤巖把關的方法，從而避免不同級別、類別以及質量水平原煤胡亂堆放問題的發生，方便配煤工作的順利開展。煤類區分方法所運用的原理是憑借顯微光度對煤靜質組的反射率進行測算，并根據反射率的范圍對煤進行巖相分析，進而對煤種進行劃分[2]。

4.2 配煤方案的有效確定

配煤方案的制定是以煤源調查為首要環節的，通過對煤源進行調查，實現對附近煤礦的煤種產出、地理位置、煤炭生產能力、運輸條件以及生產技術等信息的有效掌握，并運用所掌握的信息對煤源的供應成本以及供應量等內容進行綜合考慮。然后，對采樣計劃進行制定，分析煤樣自身的煤質，主要包含全硫測定、巖相分析以及黏結性測定等內容。在此之后，在分析煤測定結果的基礎上，根據配煤原則、經驗以及煉焦的日常生產實踐對配煤方案進行初步制定。最后，依據所制定的配煤方案開展焦爐實驗，并根據配煤原則以及實驗的結果，對配煤方案進行動態地調整和優化。以大范圍的焦爐實驗以及工業實驗為基礎，專業人員可以開展模擬配料計算操作，計算出各種煤種的配比含量，最終對最佳配煤方案進行確定。除此之外，在日常的生產中，煤種在不同時間下所具備的物理質量是不相同的，因此，應強抓新進煤的把關工作，這不僅需要對新進煤檢測標準進行制定，還需要實施一定的測算工作，在配煤條件發生明顯變化的情況下，應及時對其進行校正，從而使焦煤、原煤質量得到普遍提高。

5 煉焦配煤工藝流程

將多種單種煤按照一定的配合比例最終形成混合煤的實現是以精確、適宜的工藝流程為基礎的。為確保煉焦配煤工作的順利進行，常用的煉焦配煤工藝流程如下。首先，依據先配后粉工藝流程開展。按照規定的配合比把先前準備的單種煤配合以后，再對其實施粉碎操作。由于該工藝流程具備布置緊湊、簡單、黏結性較好以及涉及設備較少的優點，其已經被我國焦化廠廣泛采用。然而，該流程也具有一定的缺陷性。比如，其不能嚴格依照煤種要求對粉碎度進行控制。其次，可以采用分組粉碎的方法。根據單種煤多樣化的性質對細度粉碎方法進行選擇，然后再開展混合操作。該工藝流程具有操作結構復雜、所需粉碎機設備數量多以及脫離混合設備難以獨立進行的缺點，因此，在對配料進行混合之前，應對單種煤的粒度進行確保，使其保持在標準范圍內。最后，選擇性粉碎工藝流程。根據不同的單種煤、巖相組成硬度，在粉碎的過程中，應合理將其和篩分結合在一起，然后再對篩上物質實施粉碎處理操作。

6 結語

煉焦配煤技術的有效運用對于焦炭生產效率的提高具有很強大的促進意義。伴隨著人們生活品質的日益提升，其對煤炭質量的要求也越來越高。煉焦配煤技術作為一項新型的煉煤技術，可以在很大程度上提升焦煤的質量水平，并且還可以達到對資源的高效運用。因此，當代的煤炭企業應積極運用煉焦配煤技術，從而使其發揮出巨大的優勢。