增塊劑改善焦炭塊度的應用研究

荊菊平

(山西焦化集團有限公司，山西 臨猗 041606)

引 言

隨著高爐大型化與高爐噴吹燃料技術的發展，對焦炭的質量要求越來越高，尤其是焦炭粒度分布提出了更高要求，與此同時，焦化企業以提高大塊焦率而達至降本增效[1]。為了滿足焦化企業提高焦炭塊度要求，我公司利用小焦爐在配合煤中加入一定比例增塊劑，替代瘦煤，使焦炭結焦塊度均勻，粒度分布趨于合理，進而達至企業降本增效之目標。

1 技術可行性分析實驗

結合企業現用煤礦資源，通過少量替代部分煤種或采用100%加的配煤技術，運用小焦爐試驗，與現用煤結構進行對比，測試焦炭相關工藝、理化指標，在充分論證的基礎上，進行生產小試、中試及大生產試驗過程，并持續跟蹤鋼廠目標客戶的質量反饋信息，評估企業內部質量及效益，形成最終的結論。

1.1 實驗室實驗

結合我公司的資源配置情況和性價比對比，選用了經加工調節后的增塊劑進行煉焦配煤試驗。增塊劑與常規瘦煤的性質對比數據如表1。

表1 增塊劑與常規瘦煤的性質對比

增塊劑為石油焦生產過程中的附屬產品，又稱之為粉焦，經流態化結焦鍛燒工藝生產，其顆粒細(直徑0.1 mm～0.4 mm)，揮發份低，致密度高。

增塊劑的性質特點是灰分低，揮發份低，無黏結性。常規瘦煤的特點是灰分高硫分低，有一定黏結性，相對配煤則較弱。為此開展相關煉焦配煤試驗，合理替代瘦煤，必將有利于滿足高爐降低焦炭灰分、增加焦炭塊度的需求。

1.2 小焦爐試驗

增塊劑與瘦煤在煤質上比較接近。為此，根據煉焦配煤要求和增塊劑的性質有針對性地制定了多種小焦爐配煤煉焦方案，然后通過40 kg小焦爐進行配增塊劑煉焦對比實驗，得到大量的實驗數據(見表2)，從而找出最佳的增塊劑配煤煉焦方案，為工業焦爐生產使用提供數據支持。

表2 配加增塊劑的實驗數據

通過小焦爐實驗數據分析可以看出，在增塊劑配比為2%至3%時，焦炭質量變化不明顯，DI冷強度指標最佳，反應后熱強度CSR處于較好水平，可滿足高爐需要。當增塊劑配入4%～5%時，對焦炭質量產生一定影響，焦炭冷強度有了一定程度的下降，熱強度下降相對明顯。由此可見，隨著增塊劑比例提升，對強黏性肥煤需求增加，以使配合煤中形成大量膠質體達至平衡。在上述試驗數據的基礎上，確認增塊劑在煉焦配煤中的適宜比例為(3±0.5)%。

1.3 生產小試階段

1)關鍵技術要求

a)煤質穩定性：在試驗及大生產階段，配合煤各項指標應保持相對穩定，其黏結G值維持在±2波動期間，Y值維持在±0.5波動期間。

b)操作穩定性：增塊劑與弱黏煤種提前預混，之后均勻加入。

c)推焦出焦穩定性：焦爐工藝維持平穩、有序狀態，班次間結焦時間最長與最短時間之差不得大于2 h。

配比調整前、后各30爐，單堆存放，不計入對比試驗的抽檢產品。

2)生產管理流程：按設計配煤比實施配煤作業，進行采樣抽檢，上煤量以30爐～50爐為宜，在焦爐熱工工藝維持穩定的基礎上進行煉焦生產，推焦出爐后的實驗焦單獨堆放，采集炭樣品進行檢測相關指標。以上作業流程至少連續進行3次，其間間隔周期以48 h為宜。

進行了多次小試階段試驗，測試數據如表3。

表3 配加增塊劑生產小試的實驗數據

以常規配比結構為基準，配入增塊劑，焦炭粒度級別25 mm以上增加3%～5%；焦炭轉鼓強度及反應后強度無明顯下降。

1.4 生產大試驗階段

關鍵技術要求與小試階段要求一致。

生產管理流程：同一配煤比連續生產7 d～10 d為宜，其他部分與小試階段要求一致。配加增塊劑生產大試實驗數據見表4，焦炭質量對比數據見表5。

表4 配加增塊劑生產大試的實驗數據

以常規配比結構為基準，配入增塊劑焦炭粒度級別25 mm以上增加3%～5%；焦炭轉鼓強度、反應后強度及焦沫比例無明顯變化；鋼企對焦炭來料質量認可。

2 經濟效益分析

2.1 預期經濟效益

以一級焦生產為基準，所需的生產投入按干基噸焦計如下：

配煤成本：在原配煤結構基礎上，因各焦企差異性較大，有-3%～1%幅度波動，預期效益暫按不變計；

成焦率及化產收率：因配入增塊劑比例較低，理論上成焦率下降約0.001，化產收率無明顯變化，預期效益忽略不計；

焦炭收益：焦粒占比下降按4%計，焦粒與焦炭差價按730元計，噸焦收益增加29.2元；

預期效益：焦企按300萬t產能，年度預期效益為8 760萬元。

2.2 收益/投資比

項目投入與產出非常高效，回收周期短，收益明顯提升。

3 其他

3.1 現有設備條件

本項目無需增加新的設備投入，如公司無預混設備，可采用裝載機人工作業，以確保小比例配入的增塊劑均勻配煤。

3.2 現場作業措施

增塊劑作為粒度超細的散裝材料，在煤場應單堆存放，其間存放周期不超過2個月為宜，防止水分流失，堆層表面形成揚塵，對作業現場人員應配備口罩等防護用品。

4 結論

增塊劑(1 300元/t)與瘦煤價格相當，入爐煤成本基本沒變化。配入增塊劑，焦炭焦炭轉鼓強度、反應后強度及焦沫比例無明顯變化；焦炭粒度級別25 mm以上增加3%～5%；公司大塊焦炭收益將會大幅增加。公司按照上述實驗條件，進行量化生產，達到了降本增效的目的，可以推廣至其他焦企。