焦炭質量的提高與煉焦工藝的發展探析

王立山

摘要：在供給側結構性改革和煤炭行業深化改革的背景下，通過提升過程要素提高焦炭質量是焦炭行業供給側結構性改革的重要內容。影響焦炭質量的工藝因素很多。通過梳理后主要包括：裝料密度和水分、粒度、爐墻溫度、炭化室的寬度、煉焦制度和爐形、煉焦方式等。通過改善這些工藝因素，能夠帶動焦炭領域打贏供給側結構性改革之戰。

關鍵詞：工藝因素;焦炭質量;干熄焦;濕熄焦;溫度

一、影響焦炭質量的煤質因素

（一）灰分和硫分

焦炭中的灰來自配合煤。灰主要是金屬氧化物。這些金屬氧化物和碳的熱膨脹系數不同。前者是后者的6到1O倍。熱應力發生在兩者之間的界面，形成裂紋。這使得CO2和堿金屬滲透到焦炭內部，加速了氣化反應的反應速率，導致焦炭的反應活性增加，反應后強度下降。焦炭中的硫來自混煤，超過三分之二的混煤中的硫被帶入焦炭。焦炭中的硫是有害成分，不僅影響鐵水的含硫量，而且影響高爐的運行。當焦炭的含硫量波動時，其影響更加嚴重。硫含量過高會導致生鐵硫含量過高，降低生鐵質量。因此，要求焦炭的硫含量盡可能低，含量穩定。在配煤時，必須對每一種煤的灰分和硫分進行分析。各混煤的灰分和硫分之和必須小于焦炭。指標要求。

（二）揮發分

低變質煤的揮發分含量與瓦斯煤相同。在配煤中，一般采用低變質煤代替瓦斯煤。如果用低變質率代替其它低揮發性的煉焦煤，配合煤的揮發率將過高。在煉焦過程中，會有太多氣體逸出。裂紋和氣孔降低了焦炭的強度。當然，也不是揮發分含量越低越好，揮發分含量過低，焦化時收縮較小，容易增加高爐壁壓，對高爐造成一定程度的破壞。因此，煤的揮發分含量是一個較為重要的質量指標，一般不宜控制在25%-30%。

（三）粘結性和結焦性

混煤的粘結指數主要包括膠層厚度和粘結指數。在煉焦過程中，需要有足夠的膠體來浸泡和結合煤中的固體物質。但是，如果膠體過多，就會影響揮發性物質的逸出，影響焦炭的質量。因此，在配煤時，一般用膠體比較合適，層厚控制在19毫米左右。粘結指數（G）反映了煤的粘結性能和結焦性能。因此，煤必須有足夠的G值才能保證焦炭的強度性能，但過高的G值會增加焦炭的脆性。因此，在配煤中，一般宜將G值控制在65±5。低變質煤幾乎沒有粘結性，不能單獨作為煉焦煤使用。配煤時，應根據各煤種的膠層厚度和粘結指數來控制配煤量。5%～10%比較合適。

（四）工藝條件對焦炭質量的影響

除了煤質影響外，焦炭質量還和結焦時間尤其是結焦末期的燜爐時間、調火的溫度控制、搗固密度等工藝條件有關。其中結焦時間是隨著產量要求定的，燜爐時間長短和標準溫度相關。煉焦方面能夠控制的就是結焦過程中的溫度控制，煤餅搗固密度。1）控制溫度就是要在生產中杜絕出現生焦、過火焦現象。還要有一定的燜爐時間，讓焦炭能夠充分收縮，這就要求調火工，煤氣系統人員加強對溫度調節和控制，穩定生產節奏，為標準溫度合理地制定、調整、穩定打下基礎。2）搗固密度是煉焦生產中的重要控制參數，它關系到焦炭的致密性，即焦炭密度。焦炭密度大，說明焦炭內部氣孔壁厚，氣孔壁厚度是影響焦炭熱強度的直接因素。這就要求強化對搗固工的搗固操作培訓，對搗固機的點巡檢以及日常維護。

二、提升焦炭質量的新技術

（一）分組粉碎技術

焦炭質量最重要的影響因素是焦煤原料，焦煤預處理主要采用群破碎技術，其目的是為了解決以下問題：一是不同煤種之間的破碎性能差異較大;第二，含礦質較高的煤必須粉碎等。因此，煉鐵企業在對煤進行預處理時，可以根據原煤的制粉難度和礦質含量進行分組制粉。例如寶鋼，寶鋼的單配煤比通常包含8-10種煤。煉焦煤和肥煤在制粉時容易破碎，氣煤和貧煤也容易破碎。更困難的煤種，如煤，需要單獨粉碎。寶鋼使用的粉碎機是錘式粉碎機。這種粉碎機是可逆的，速度可調，它也有一個反擊板。細度控制良好，達到了預期的粉碎效果。

利用煤粉化技術加工煤炭的過程一般分為兩個步驟：首先，在成組制粉之前，必須粉碎單一類型的煤炭。將焦化單煤輸送到配煤箱前，對體積大、破碎難度大的煤進行預碎，60%煤的破碎細度應小于3mm。第二步，將煤粉分組破碎后，均勻混合。一般來說，兩組被粉碎的煤在粉碎后會流入同一輸送帶。但是此時的碎煤處于分層狀態，因此在送煤到煤塔之前，需要通過攪拌槽進行均勻混合。混流池的組成部分是滑槽體和擋板。其原理是利用煤料下落的速度和滑槽的高度，使煤料下落時多次落入擋板，使其充分混合。

（二）成型煤技術

煤的積聚密度直接影響焦炭的密度和強度。選擇成型煤工藝，將煤粉與成型煤按適當比例混合配置。適當提高高爐的聚煤密度，增強煉焦煤自身的附著力。但目前型煤技術仍存在許多不足之處，需要不斷改進。首先，將型煤技術與群破碎技術相結合，對劣質煤進行破碎，利用其生產型煤。其次，跟蹤配煤質量，確定煤粉和型煤的比例，保證焦炭質量。最后，擴大了煤的應用范圍，提高了焦炭的質量。

（三）加入添加物

在裝煤爐中合理添加一定量的抗裂劑、粘合劑等非煤摻合料，使焦化性能得到適當改善。摘要高揮發性煤材料和高流動性，應采用添加抗裂化劑的方法來提高焦炭的質量，添加劑能改善焦炭的孔隙結構，提高了焦炭的機械強度，提高了焦炭的規格。弱粘結性煤材料，流動性低，應采用添加粘結劑的方法來提高焦炭的質量，添加劑可以適度提高焦炭的反應性能和焦炭的機械強度。

簡而言之，焦炭的化學成分主要包括灰分、硫、揮發物和水分，強度主要包括破碎強度、耐磨性、反應活性和反應后強度。這些焦炭的質量指標對高爐的運行和鋼材的質量有重要的影響。它有一個很大的影響，而焦炭的質量主要取決于配合煤的性質和生產工藝條件，尤其是榆林低變質煤的配入可以有效降低焦炭的灰分和硫含量，但它幾乎沒有凝聚力，所以，分析每個煤的凝聚力和煉焦指數類型，并確定低變質煤的配入數量不影響焦炭強度要求。

參考文獻：

[1]紀增輝.論焦炭質量對高爐冶煉的影響[J].中國金屬通報，2019 （08）：207-208.

[2]解俐.不同粒度分布對配合煤、焦炭質量影響[J]山西化工，2019，39 （04）：65-67.