貧瘦煤制備型焦的配煤方案研究

籍永華，秦丙克，李 帥，潘 東，王成勇

（六盤水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤水 553004）

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，也是世界上少數(shù)幾個以煤炭資源為主的國家之一，中國的煤炭探明可采儲量僅次于美國、俄羅斯而居世界第三。我國煤炭資源中，優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源如焦煤和肥煤短缺，焦煤僅占煤炭儲量的10%，可采煉焦煤儲量不到煉焦煤資源的25%[1-3]。隨著高爐大型化發(fā)展，對焦炭質(zhì)量的要求提高，因此如何擴大煉焦煤資源，生產(chǎn)符合要求的焦炭顯得至關(guān)重要[4-6]。配型煤煉焦是將煤料與黏結(jié)劑按照不同成型工藝壓制成型煤，再炭化成焦炭，型焦生產(chǎn)就屬于配型煤煉焦，只是它主要是利用非黏結(jié)性煤或弱黏結(jié)性煤，不僅節(jié)約了優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源，還能降低煉焦成本，焦炭便于運輸?shù)葍?yōu)點[7]。

本文以貧瘦煤、焦煤、1/3焦煤和無煙煤作為配煤煤料，瀝青作為黏結(jié)劑，通過型焦生產(chǎn)過程中的配煤實驗研究，找到能煉得優(yōu)質(zhì)型焦的最佳配煤方案。

1 實驗

1.1 實驗原料

實驗所用的煤料有貧瘦煤、焦煤、1/3焦煤和無煙煤，瀝青作為黏結(jié)劑，可讓型煤炭化時，將煤黏結(jié)在一起，而且能夠使其產(chǎn)物的各向異性得到利用，改善了焦炭的強度和反應(yīng)性。各原料采來后，在空氣中晾至空氣干燥狀態(tài)，再進行破碎、篩分備用。

1.2 原料分析

根據(jù)國家煤質(zhì)分析標準，測定了各原料的工業(yè)分析（水分、灰分、揮發(fā)分），固定碳含量通過計算得到，同時測定了各原料的全硫含量和黏結(jié)指數(shù)，分析結(jié)果見表1。

表1 原料分析結(jié)果Table 1 The analysis results of raw materials

2 結(jié)果和討論

2.1 原料粒度組成

原料粒度組成直接影響型煤質(zhì)量，進而影響型焦質(zhì)量。原料粒度組成不能太大也不能太小，粒度組成過大，黏結(jié)性好的煤粒與不黏結(jié)煤粒或黏結(jié)性差的煤粒存在分布不均勻，成型時型塊不容易被壓實，型塊炭化時易產(chǎn)生裂紋，進而降低焦炭強度。但也不能過小，過小煤粒子比表面積增大，堆密度降低，惰性粒子表面的膠質(zhì)體液膜變薄，也會降低焦炭強度。同時，過細的粒度組成還會增加動力消耗，本實驗所用的原料粒度組成為<1mm。

2.2 配煤方案

根據(jù)原料測定的各項指標，采用預(yù)測焦炭灰分、硫分、強度等指標的方法，結(jié)合配煤原理，制定了配煤方案，結(jié)果見表2。

表2 配煤方案Table 2 Coal blending scheme

2.3 成型與炭化

將<1mm的各原料按照每個方案的配比稱得相應(yīng)的質(zhì)量，控制成型水分在10%左右。經(jīng)充分混合攪拌均勻后，裝進成型模具中壓制成型。制備好的型煤在室內(nèi)放置一定時間后，將型煤放入高溫爐中炭化。炭化條件為升溫速率為3℃/min、炭化時間為3h、炭化終溫為950℃。

2.4 型焦質(zhì)量檢測

將每個方案炭化后的型焦進行了灰分、揮發(fā)分、全硫含量、抗碎強度和耐磨強度檢測，結(jié)果見表3。

對照國家冶金焦質(zhì)量標準，16種配煤方案中，方案4、8、9、10、11、12、15和16煉得的型焦未達到國家冶金焦的質(zhì)量標準；方案7煉得的型焦符合國家三級冶金焦質(zhì)量標準；方案1、2、3、5、6、13、14煉得的型焦符合國家二級冶金焦質(zhì)量標準。在能煉得二級冶金焦的幾種方案中，方案1、2、3中型焦抗碎強度相對較小，而耐磨強度較大。方案5、6、13、14中，對照前面配煤方案，方案13和方案14加入黏結(jié)劑瀝青比例較大，分別為15%和10%；而方案5和方案6中，加入黏結(jié)劑瀝青比例均為5%；方案5中貧瘦煤配入比例為65%，方案6貧瘦煤配入比例為70%。考慮到降低煉焦成本和充分利用弱黏結(jié)煤，最佳配煤方案定為方案6，即70%的貧瘦煤配入15%的1/3焦煤、10%的焦煤和5%的瀝青。

表3 不同方案下型焦有質(zhì)量指標Table 3 The coke quality under different schemes

3 結(jié)語

通過實驗研究，得到貧瘦煤、焦煤、1/3焦煤和無煙煤生產(chǎn)型焦的最佳配煤方案為：70%的貧瘦煤配入15%的1/3焦煤、10%的焦煤和5%的瀝青。在此配煤方案下，煉得的型焦各項指標為：灰分12.77%、硫分0.47%、揮發(fā)分1.16%、焦炭的抗碎強度為96.60%、耐磨強度為3.24%，達到了國家二級冶金焦的質(zhì)量標準。