鞍鋼鲅魚圈用國(guó)產(chǎn)1/3 焦煤應(yīng)用研究與實(shí)踐

夏偉，魏春滿，崔思強(qiáng)，代成

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口 115007）

煙煤的分類[1]主要采用兩類參數(shù)來(lái)確定，一類是表征煙煤煤化度的參數(shù)，干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf；另一類是表征煙煤黏結(jié)性的參數(shù)，包括黏結(jié)指數(shù)G、膠質(zhì)層最大厚度Y（或奧亞膨脹度b）。 在煙煤分類表中，瘦煤、焦煤、肥煤、1/3 焦煤、氣肥煤和氣煤都屬于煉焦煤，這類煤有一定的黏結(jié)性與結(jié)焦性，主要供煉焦使用。其中，1/3 焦煤是一種中等偏高揮發(fā)分的強(qiáng)黏結(jié)性煉焦煤，其性質(zhì)介于氣煤、肥煤與焦煤之間，屬于過(guò)度類煤。1/3 焦煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí)，能生成熔融性良好，強(qiáng)度較高的焦炭，焦炭的抗碎強(qiáng)度接近肥煤，耐磨性明顯高于氣肥煤和氣煤。 1/3 焦煤既能單獨(dú)煉焦，同時(shí)也是良好的配煤煉焦的基礎(chǔ)煤，煉焦時(shí)的配入比例在較寬范圍內(nèi)波動(dòng)都能獲得高強(qiáng)度的焦炭[2]。

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司 （以下簡(jiǎn)稱“鲅魚圈”）煉焦部裝備有國(guó)內(nèi)首次自主設(shè)計(jì)的先進(jìn)7 m 52 孔JNX-70-2 型焦?fàn)t4 座，設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭255 萬(wàn)t，年用煤380 萬(wàn)t。鲅魚圈煉焦部現(xiàn)用配煤結(jié)構(gòu)配入一定量1/3 焦煤，使用煤種大多為進(jìn)口煤。 由于進(jìn)口1/3 焦煤，煤資源不穩(wěn)定，存在斷供風(fēng)險(xiǎn)，為了擴(kuò)大煉焦煤源，實(shí)現(xiàn)以國(guó)產(chǎn)1/3焦煤替代進(jìn)口1/3 焦煤，找到適合鲅魚圈煉焦需求、質(zhì)量?jī)?yōu)良且價(jià)格合理的國(guó)產(chǎn)1/3 焦煤，進(jìn)行了1/3 焦煤煤種煤質(zhì)分析和結(jié)焦性試驗(yàn)，并開(kāi)展應(yīng)用實(shí)踐，本文對(duì)此做一介紹。

1 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤煤質(zhì)及結(jié)焦性

對(duì)鲅魚圈煉焦部使用的六種1/3 焦煤（2 種國(guó)產(chǎn)煤、4 種進(jìn)口煤）進(jìn)行煤質(zhì)分析和結(jié)焦性試驗(yàn)。各煤種均以字母代替，國(guó)產(chǎn)煤為GHN、GLH，進(jìn)口煤為AMK、AMH、AMB、GMB。

1.1 1/3 焦煤工業(yè)分析及G 值、Y 值比較

分別對(duì)六種1/3 焦煤進(jìn)行工業(yè)分析及G值、Y值檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤工業(yè)分析及G 值、Y 值檢測(cè)結(jié)果Table 1 Industrial Analysis on Individual Coal of One Third of Coking Coal and Testing Results of Value G and Value Y

由表1可以看出：

（1）從灰分（Ad）上看，GHN、AMK 灰 分 較低，有利于降低焦炭灰分；GMB 灰分最高，超過(guò)10%，對(duì)降低焦炭灰分不利，使用時(shí)需要搭配低灰煤，實(shí)際生產(chǎn)中搭配GHN 使用；GLH、AMH 和AMB 灰分居中。

（2）從揮發(fā)分上看，GHN、AMK 差不多，均比較高，不利于降低配合煤揮發(fā)分、提高焦炭產(chǎn)量；AMB 揮發(fā)分最低，屬于焦煤水平；AMH、GMB、GLH 揮發(fā)分居中。

（3）從硫分（St，d）上看，GHN 最低，有利于降低焦炭硫分，可以搭配使用高硫煤；GMB 硫分最高，為使用過(guò)的1/3 焦中最高的，不利于降低配煤硫分；AMK、AMH、AMB、GLH 硫分居中。

（4）從G值、Y值看，GLH 的G值、Y值最高，接近肥煤水平；AMB 和AMH 的G值稍低一些；AMB 和GMB 的Y 值稍低一些。

綜合上述工業(yè)分析及G值、Y值綜合比較結(jié)果，GLH接近于肥煤水平；GHN 與AMK相當(dāng)；AMB、AMH 接近焦煤指標(biāo)；GMB 較差。

1.2 1/3 焦煤煤巖分析

分別對(duì)六種1/3 焦煤進(jìn)行煤巖分析檢測(cè)，1/3焦煤?jiǎn)畏N煤的平均最大鏡質(zhì)組反射率 （Rmax）見(jiàn)圖1，1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布見(jiàn)表2。

圖1 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤的平均最大鏡質(zhì)組反射率Fig. 1 Average Maximum Vitrinite Reflectance for Individual Coal of 1/3 Coking Coal

表2 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布Table 2 Distribution of Vitrinite Random Reflectance for Individual Coal of One Third of Coking Coal %

由圖1 及表2 可以看出，六種1/3 焦煤均是單一煤層煤。

（1）GHN、AMK 兩種煤平均最大鏡質(zhì)組反射率約為0.8，煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率比較均衡的分布在0.65～0.8、0.8～0.9、0.9～1.2 三個(gè)區(qū)間，且各個(gè)區(qū)間比例接近，煤階均屬于氣肥煤（1/3 焦煤），單從煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布表看，兩種煤基本一致。GLH、GMB 兩種煤平均最大鏡質(zhì)組反射率均比GHN 稍高一些，在0.84 左右，煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率也是比較均衡的分布在0.65～0.8、0.8～0.9、0.9～1.2 三個(gè)區(qū)間，煤階屬于氣肥煤（1/3 焦煤）[3]。

（2）AMH、AMB 兩種煤平均最大鏡質(zhì)組反射率在1.0 左右，煤階屬于肥煤，煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率82%以上分布在0.9～1.2 區(qū)間，AMB 余下的在1.2～1.5 區(qū)間分布，AMH 余下的在0.65～0.9 區(qū)間分布。 使用這兩種煤可以填補(bǔ)鲅魚圈煉焦生產(chǎn)中配合煤煤巖在0.9～1.0 處的缺口。

1.3 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤煉焦結(jié)焦性試驗(yàn)

單種煤煉焦結(jié)焦性通常利用其對(duì)應(yīng)的焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度和熱態(tài)強(qiáng)度進(jìn)行比較。 分別對(duì)六種1/3焦煤進(jìn)行40 kg 小焦?fàn)t煉焦試驗(yàn)。

1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤對(duì)應(yīng)焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度見(jiàn)圖2。

圖2 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤對(duì)應(yīng)焦炭的冷態(tài)強(qiáng)度Fig. 2 Cold Strength of Coke Corresponding to Individual Coal of One Third of Coking Coal

實(shí)踐中，焦炭冷態(tài)強(qiáng)度M40越高越好，M10越低越好。由圖2可以看出，GLH、GMB、AMH、GHN、AMB的M40均在80%以上，其中GLH最好，AMK的M40低于80%，最差；GLH的M10最優(yōu)，GHN、GMB的M10較好，AMH、AMB、AMK的M10較差。綜合比較得出，GLH、GHN、GMB、AMB、AMH的冷態(tài)強(qiáng)度較好，對(duì)焦炭質(zhì)量冷態(tài)強(qiáng)度有利。其中，GLH單種煤冷態(tài)強(qiáng)度甚至好于肥煤。

1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤對(duì)應(yīng)焦炭的熱態(tài)強(qiáng)度見(jiàn)圖3。

圖3 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤對(duì)應(yīng)焦炭的熱態(tài)強(qiáng)度Fig. 3 Thermal Strength of Coke Corresponding to Individual Coal of One Third of Coking Coal

實(shí)踐中，焦炭熱態(tài)強(qiáng)度CSR越高越好，CRI越低越好。由圖3 可以看出，GLH、GHN、AMK、AMB、GMB 的CSR均在50%以上。 其中，GLH 的熱態(tài)強(qiáng)度最優(yōu)，AMH 的CSR較差在50%以下。

綜合考慮單種煤煉焦結(jié)焦性，GLH 最優(yōu)，可以代替肥煤使用，GHN、AMB 次 之，AMK、GMB 居中，AMH 較差，1/3 焦煤可以全部使用GHN。

1.4 1/3 焦煤綜合評(píng)價(jià)

對(duì)1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤煤質(zhì)及單種煤成焦性進(jìn)行比較，具體見(jiàn)表3。

表3 1/3 焦煤?jiǎn)畏N煤煤質(zhì)及單種煤成焦性比較Table 3 Comparison of Quality and Coking Property for Individual Coal of One Third of Coking Coal

由表3 可以看出，GHN 的優(yōu)點(diǎn)是低灰分、低硫分、 對(duì)應(yīng)的焦炭冷熱態(tài)強(qiáng)度好，缺點(diǎn)是揮發(fā)分高。GLH 的優(yōu)點(diǎn)是低硫分、高G值和Y值、對(duì)應(yīng)的焦炭冷熱態(tài)強(qiáng)度好。AMK 的優(yōu)點(diǎn)是低灰分、對(duì)應(yīng)的焦炭熱態(tài)強(qiáng)度好，缺點(diǎn)是揮發(fā)分高、對(duì)應(yīng)的焦炭冷態(tài)強(qiáng)度稍低。 AMH 的優(yōu)點(diǎn)低揮發(fā)分、低硫分、對(duì)應(yīng)的焦炭冷態(tài)強(qiáng)度好，填補(bǔ)配煤煤巖缺口；缺點(diǎn)是對(duì)應(yīng)的焦炭熱態(tài)強(qiáng)度差、G值和Y值稍低。AMB 的優(yōu)點(diǎn)是低揮發(fā)分、低硫分、對(duì)應(yīng)的焦炭熱態(tài)強(qiáng)度好，填補(bǔ)配煤煤巖缺口；缺點(diǎn)是G值和Y值稍低。GMB 的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)應(yīng)的焦炭冷態(tài)強(qiáng)度好，缺點(diǎn)是灰分高、硫分稍高。 可見(jiàn)，煤源緊張情況下，可以直接使用GHN 和GLH，除了揮發(fā)分稍高外，其余均能滿足生產(chǎn)需求。

2 應(yīng)用實(shí)踐

2020 年9 月份，鲅魚圈煉焦部將進(jìn)口主焦煤比例逐步下調(diào)至30%，肥煤使用比例提高到16%，瘦煤比例提高到14%；進(jìn)口1/3 焦煤全部停用，改用GHN；同時(shí)，使用GLH 代替部分肥煤。 國(guó)產(chǎn)1/3 焦煤生產(chǎn)應(yīng)用情況見(jiàn)表4。

表4 國(guó)產(chǎn)1/3 焦煤生產(chǎn)應(yīng)用情況Table 4 Applications of One Third of Home-produced Coking Coal in Production

由表4 可以看出，單獨(dú)使用GHN 代替進(jìn)口1/3焦煤，同時(shí)降低進(jìn)口主焦煤比例6%，提高肥煤比例4%，提高瘦煤比例2%后，焦炭冷態(tài)強(qiáng)度M40降低0.25%、熱態(tài)強(qiáng)度CSR降低0.54%，變化不大，排除其它煤種變化影響，可認(rèn)為效果持平。 使用GLH 以8%配比代替肥煤，1/3 焦煤全部使用GHN，焦炭冷、熱態(tài)強(qiáng)度同樣較使用前持平，使用期間焦炭質(zhì)量穩(wěn)定，可以滿足生產(chǎn)需求。

可見(jiàn)，國(guó)產(chǎn)1/3 焦煤GLH 和GHN 可以滿足鲅魚圈煉焦部目前生產(chǎn)使用需求，肥煤可以使用GLH 部分代替，1/3 焦煤可以全部使用GHN。

3 結(jié)語(yǔ)

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉焦部通過(guò)對(duì)比分析六種1/3 焦煤的煤質(zhì)和結(jié)焦性，對(duì)單種煤進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并開(kāi)展應(yīng)用實(shí)踐，得出國(guó)產(chǎn)1/3 焦煤GLH 和GHN 可以滿足目前生產(chǎn)使用需求，肥煤可以使用GLH 部分代替，1/3 焦煤可以全部使用GHN，實(shí)現(xiàn)了以國(guó)產(chǎn)1/3 焦煤替代進(jìn)口1/3焦煤的目標(biāo)，擴(kuò)大了煉焦煤源，值得參考和借鑒。