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煉焦用煤對煤炭質量的要求

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煉焦用煤對煤炭質量的要求

1、單種煉焦煤的結焦特性及其在配煤中的作用
(1)氣煤:氣煤在加熱時能產生較多的膠質體。但這種膠質體的熱穩定性差,容易分解。氣煤由半焦轉變為焦炭時,產生大量揮發物,因此收縮度大,形成焦炭縱裂紋多,塊度小,機械強度較低。但在配煤中配入氣煤,可以增加化工產品的回收率,降低煤的膨脹壓力。
(2)肥煤:肥煤在加熱時能產生大量膠質體,熱穩定性較好,所以成焦時熔融性良好;但是由于肥煤成焦時,其內部應力未及松弛,會產生較多的橫裂紋。肥煤在配煤中的作用很重要,被認為是基礎煤,因為它具有很強的粘結力,可以粘結一部分弱粘煤煉成強度較好的冶金焦炭。
(3)焦煤(通常稱主焦煤):煉焦煤具有中等揮發分與中等膠質層,單獨煉焦時形成熱穩定性很好的膠質體,能煉制成塊大,裂紋少,耐磨性好的焦炭。在工業不發達時常用它單獨煉焦。但在現代室式焦爐中用焦煤單獨煉焦時,由于收縮小,膨脹壓力大,造成推焦困難,甚至損壞焦爐。在配煤中它可以起到提高焦炭強度的作用。
(4)瘦煤:瘦煤在加熱時產生的膠質體量少,形成的焦炭塊度大,裂紋少,但不耐磨。在配煤中配入瘦煤可以增加焦炭的塊度。
 
2、焦炭在高爐煉鐵中的作用
高爐煉鐵使用的爐料包括鐵礦石(天然礦石,燒結礦或球團礦),溶劑(石灰石或白云石),和焦炭,爐料從爐頂依次分批裝入爐內。焦炭在高爐煉鐵中的作用可以概括為:
(1)提供熱量:焦炭在焦爐風口前的回旋區內激烈燃燒,燃燒產生的熱能是高爐冶煉過程中的主要熱源。
(2)還原作用:焦炭在回旋區內燃燒生成的高溫煤氣,在上升過程中將熱能傳給爐料,使之與焦炭發生吸熱反應,生成CO和H2,隨后CO與鐵礦石中的鐵氧化物發生還原反應轉化為金屬鐵。
(3)骨架作用:高爐冶煉過程都發生在煤氣上升和爐料下降的相向運動和相互作用之中,整個料柱的透氣性是高爐運行的關鍵。在料柱上部,焦炭起煤氣流分配層的作用;在料柱中部,焦炭起骨架作用,支撐著已經熔融的鐵礦石,使煤氣正常上升;在料柱下部,高溫下仍以固態塊狀存在的焦炭與已經成為液態的鐵水和熔渣混在一起,成為煤氣上升與鐵水、爐渣下降的疏松骨架。
 
3、焦炭的部分概念及質量標準
抗碎機械強度(M40):指焦炭在轉鼓中轉動一定時間后,大于40mm的重量所占式樣總量的百分數。
抗耐磨械強度(M10)指焦炭在轉鼓中轉動一定時間后,小于10mm的重量所占式樣總量的百分數。
 
4、焦炭質量對高爐煉鐵的影響
(1)抗碎強度M40、抗磨強度M10的影響:M40每降1%,高爐利用系數降低3%-4%,焦比(冶煉1噸生鐵所消耗的焦炭的重量)增加1。3%-5%;M10每降低0。1%,高爐生產能力提高0。3%-1。3%,焦比降低0。2%-0。6%。
(2)硫分:煉焦時,煤中的硫分約60%轉入焦炭,硫是焦炭中的有害雜質,能使生鐵變脆。為了脫除焦炭過高的硫分,需增加溶劑石灰石和焦炭的用量,從而降低了高爐的利用系數,使生鐵產量下降。焦炭的硫分每提高0。1%,石灰石和焦炭的用量將分別增加3。7%和1。8%,高爐生產能力降低2%-2。5%。冶金焦的硫分規定不大于0.8%。
(3)灰分:煉焦時,煤中的灰分全部轉入焦炭,如精煤灰分8%,焦炭灰分就會達到12%左右。焦炭灰分每提高1%,焦炭用量增加2%-2。5%,溶劑石灰石的用量增加4%,高爐生鐵產量降低3%,焦炭強度下降2。2%。
(4)揮發分:根據焦炭的揮發分可以判斷焦炭的成熟程度,揮發分大于1。5%的焦炭為生焦,小于0。5%-0。7%,表示煉焦過火,一般成熟適度的焦炭揮發分在1%左右。
(5)水分:焦炭水分一般為3%-7%,水分變動,影響計量并引起高爐爐況波動。
 
5、主要煉焦工藝介紹
(1)配煤煉焦:是將氣、肥、焦、瘦不同煤種的煤,按一定比例進行配比,在自然狀態下由焦爐頂部裝入焦爐進行煉焦的工藝。一般配比為氣煤25%,肥煤15%,瘦煤10%,主焦煤和1/3焦煤50%,配合后可燃基揮發分在25%左右,我國武漢鋼鐵公司、萊蕪鋼鐵公司、馬鞍山鋼鐵公司、上海焦化廠等許多大型鋼鐵焦化企業均采用配煤煉焦工藝。
(2)搗固煉焦,即將配煤在搗固機內搗實成體積略小于炭化室的煤餅后,推入炭化室爐進行煉焦。煤料搗固后,一般堆比重可由散裝煤的0。72t/m3提高到0。95-1。15t/m3,因而煤粒接觸致密,使結焦過程中膠質體充滿程度大,并減少氣體析出速度,從而提高膨脹壓力和粘結性,使焦炭結構致密。但隨著粘結性的提高,煤料結焦過程中的收縮應力加大,因此,對粘結性較好的配煤,所得焦炭裂紋增加,塊度和強度均要下降。據此,對于氣煤配量較多的配煤,在粉碎配入適當數量的瘦化組分(焦粉或瘦煤等)和少量焦、肥煤的條件下,可以得到抗碎和耐磨指標均較好的焦炭。
搗固煉焦是近幾年發展起來的一種新的煉焦工藝,可增加氣煤或弱粘煤配比,氣煤配比可配到65%以上,配合后干燥無灰基揮發分可在29%-34%之間,水分在 9%-11%之間,焦炭的強度較好。搗固煉焦適合我國強粘結煤緊缺的國情,近幾年發展較快。如青島管道煤氣公司、蒙西焦化及近幾年新上的焦爐多采用這種工藝。
 
6、煉焦用煤對焦炭質量的總體要求
煉鐵高爐對焦炭質量提出了較高的質量要求,為了煉出符合質量要求的冶金焦炭,對于冶煉精煤主要質量指標有以下要求:
(1)配煤灰分:配煤中的灰分在煉焦后全部殘留于焦炭中,成為生產冶金焦的主要質量指標之一,因此應當控制配煤的灰分。煤的成焦率一般在75%左右。由于配煤中灰分全部轉入焦炭中,所以焦炭的灰分要比配煤灰分高1。3倍左右。在生產上要求配煤灰分小于10%。
(2)配煤硫分:硫分煤中通常以黃鐵礦、硫酸鹽和硫的有機化合物三種形式存在。通常洗選一般只能除去黃鐵礦硫,而配煤中的硫約有85%-90%殘留于焦炭中。因此配煤中的硫分越低越好,煉焦配煤的硫分一般應小于1。0%。
(3)配煤揮發分:為了滿足鋼鐵工業對冶金焦的需要,又能盡量多生產化學產品,頂裝機焦配煤干燥無灰基揮發分一般在25%-30%。受資源限制,我國煉鋼焦配煤中的氣煤用量一般較高,有的焦化廠配煤揮發分達到32%。近幾年來,根據我國肥煤、主焦煤緊俏的資源情況,大力推廣搗固煉焦新工藝,氣煤配比可以達到 75%,配煤干燥無灰基揮發分超過34%。
(4)配煤的膠質層厚度:膠質層是表示煤在加熱時產生液體的數量的指標。配煤中必須具有一定的液體物質來粘結其他不能熔融的物質,使之成為堅固的冶金焦炭。配煤對膠質層的要求厚度為15-20毫米。但某大型焦化廠多配氣煤后的配煤膠質厚度僅為13-14毫米,也煉出了比較好的冶金焦炭。
以上幾個指標,都根據單種煤的相應指標及配煤比例,按加權平均法計算的。
 
來源:工業互聯信息
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