試論提高搗固煉焦焦炭質量

李洪晉

（山西焦煤集團五麟煤焦開發(fā)有限責任公司，山西 汾陽 032200）

引言

我國是焦炭的生產國和主要出口國，近年來隨著焦化行業(yè)的迅速發(fā)展，焦炭產量得到了大幅提高，但隨著富氧噴煤技術和高爐大型化的發(fā)展，降低了焦煤的需求量，煉鐵成本得到了大幅度的降低，因此，要使焦炭質量達到冶煉要求，就要發(fā)展搗固煉焦技術，達到提高焦炭質量的目的。

1 我國煉焦煤資源及分布情況

我國煤炭資源總量豐富，種類齊全，但分布不均勻，人均占有量較少。而煉焦煤占煤炭總量的比例小，能產生經濟效益的煉焦煤所占份額較低。煉焦煤的分布狀況并不均勻，呈現西多東少、北多南少的特點。因此，焦化企業(yè)應根據本地區(qū)的焦煤儲量和產量情況選擇適宜的煉焦工藝，擴大煉焦煤源并提高煉焦焦炭的質量，降低配煤的成本，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 我國煉焦煤的生產及質量狀況

隨著焦化企業(yè)的迅速發(fā)展和煉焦工藝的提高，我國煉焦煤原煤產量占煤炭總產量的比例逐漸提高，主產區(qū)集中在黑龍江、山東、山西等地區(qū)。雖然從煤炭的總產量來看，足以滿足煉焦要求，但肥煤、焦煤產量不大，產量大的煤種需求量又比較少，需求和供給嚴重不平衡。為此，焦化企業(yè)要滿足煉焦需求，就要研究提高煉焦煤的產量，采用搗固煉焦等工藝提高焦炭質量以達到煉鐵的冶煉要求，使煤炭資源得到更合理的運用，降低煉焦成本，避免資源的浪費，最終使得企業(yè)長足發(fā)展［1］。

3 搗固煉焦理論依據

我國煉焦煤資源尤其是優(yōu)質煉焦煤不足，應該通過配入量的擴大促進成本的降低，提高煤炭資源的利用率，減少資源的不合理利用甚至是浪費。隨著富氧噴吹煤粉技術和高爐大型化的發(fā)展和應用，焦炭質量需要進一步的提高，而搗固煉焦工藝成熟，能有效地提高焦炭質量。

搗固機搗實煤料后，煤料的堆密度和強度有了較大提高，煤粒的間隙大大縮小，改善了煤料的結焦性。搗固煉焦對煤料結焦性的改善作用具體體現在以下幾個方面：首先，經過搗固后，煤料被壓實，在煉焦的過程中增大膨脹壓力，膠質體可以與煤料中的其他組織產生較強的結合力，煤粒更加緊密。其次，煤料被搗固后，煤料的間隙縮小，煉焦時所產生的熱解氣體難以析出，而增大煤料與空氣的接觸面積，可以有效地促進不飽和化合物和煤熱解產物的自由基進行縮合反應。同時為熱解產物的相互作用創(chuàng)造了充裕的時間，能夠促進有一定分量且穩(wěn)定的物質產生，提高膠質體的質量和數量，提高煤料的黏結性。最后，由于配合煤的配入量較大，且黏結性較差，通過搗固工藝的應用，可以有效地改善焦炭質量，搗固煤料后，提高了煤料的堆密度，能夠促進焦質硬度的增大，減小收縮和由收縮造成的宏觀裂紋。在采用相同配比的情況下，焦炭的氣孔率小、氣孔壁厚，反應后的強度能夠大大的提高。

4 搗固煉焦優(yōu)勢

與其他常規(guī)的工藝相比，搗固煉焦工藝的特點有以下幾種：

4.1 煉焦用煤煤源擴大

由于我國強黏結性煤資源有限，通過搗固煉焦工藝的應用可以提高配比高揮發(fā)分煤的產量，而且由于搗固煉焦工藝相比于常規(guī)焦爐，煤料種類的使用限制比較小，對煤料的黏結性要求不高，通過合理的配煤，焦炭的產量和質量都能達到冶煉的需求和要求［2］。

4.2 焦炭質量改善

由于堆密度較小，為滿足焦炭質量的要求，常規(guī)焦爐對煤的黏結性和數量要求都較高。而搗鼓焦煤技術可以有效地減小煤粒的間隙，提高膠質體的質量，提高焦炭強度。采用相同的配煤比，相比于頂裝焦爐，搗固煉焦工藝所產生的焦炭機械強度更高。

4.3 煉焦成本降低

雖然與頂裝焦爐相比，具有一樣生產能力的搗固焦爐投資略高，其中的主要原因是搗固機的價格昂貴。然而煉焦生產上搗固焦爐和頂裝焦爐兩者的煉焦煤價格有著較大的差別，煉焦煤的價格占焦炭總成本的四分之三。搗固工藝煤料的選用范圍廣，對煤的黏結性要求不大，降低了煤的使用成本，從長遠來看，搗固煉焦工藝的生產成本比較低；與頂裝焦爐相比，搗固焦爐的煤料堆密度更高，生產同樣產量的焦炭，搗固焦爐所需要的炭化室容積更小。

5 提高搗固煉焦焦炭質量的方法

5.1 優(yōu)化配煤

人們通常認為搗固煉焦技術配入的煤料數量大，較為劣質，黏結性差，所煉的焦炭質量在焦炭熱性質和焦炭塊度等方面比不上常規(guī)頂裝焦爐煉的焦炭，因此大型高爐并不常運用搗固焦炭技術，搗固工藝的應用受到很大程度的限制。但也存在通過合理的優(yōu)化配煤結構提高焦炭質量的例子，如煤科總院北京煤化學研究所利用搗固法生產優(yōu)質焦炭的配煤方案和山西首鋼長治鋼鐵焦化廠將不同的煤種進行一定比例的配種生產出的搗固焦炭具有高強度的性質。

每種變質程度的煉焦煤都有其自身的特點，按照一定的比例進行配比能夠有效地實現優(yōu)勢互補。所以，應利用搗固煉焦工藝條件，通過合理的設計和配比提高焦炭的質量。

煤化程度較低的氣煤黏結性差，熱解時會產生較多的焦油和氣體，但膠質體的穩(wěn)定性較差，單獨煉焦時生產的焦炭質量差，但通過搗固煉焦技術的運用，在搗固焦爐中進行多配可以有效地降低煉焦時的膨脹壓力，提高化學品和煤氣的產量，并且可以有效地降低配合煤灰分。

肥煤是配煤煉焦的主力煤種，具有黏結性強的特點，熱解時產生的膠質體產量大且質量穩(wěn)定。但單獨煉焦時易產生裂紋。

焦煤變質程度中等，膠質層和揮發(fā)分厚度比較適中，膠質體穩(wěn)定性較好，單獨煉焦時焦煤的裂紋少、焦炭塊度大，但由于膨脹壓力的限制，大量的焦煤并不能運用搗固煉焦技術。

通過以上幾種煤的特點分析可知，通過搗固煉焦工藝的運用、配煤結構的調整的研究，可以有效地提高焦炭的質量，達到高爐冶煉的質量要求［3］。同時，也能提高煉焦煤資源的利用率，減少資源的浪費，促進煉焦煤資源的擴大和優(yōu)質煉焦煤的節(jié)約，強化焦化企業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

5.2 根據配煤原理配煤

配煤原理是實現合理調整配煤結構的基礎，現有的配煤原理主要有以下三種：首先，膠質層重疊原理。單種煤膠質體的軟化區(qū)間要搭接溫度間隔，保持配合煤的塑性狀態(tài)，提高煤粒的黏結性，提高焦炭的緊密度。因此，在煉焦過程中，應根據肥煤的特性選用肥煤作為主要的單種煤。其次，互換性配煤原理。煤可分為活性組分和非活性組分，根據煤的種類不同選用不同的配比，提高焦炭的強度，當配合煤達不到要求時要適當地配入添加劑，增強煤料的黏結性。最后，共炭化原理。共炭化能夠改變焦炭的性質，提高塑性膠質體的流動性。

5.3 配添加物煉焦

除了優(yōu)化配煤和對配煤原理進行分析來改善焦炭的質量外，焦炭質量的提高還可以從配添加物煉焦的方式來著手，如配入焦油渣、焦粉、瀝青等來提高資源的利用率，減少廢棄物的產生和浪費，保護環(huán)境。

6 結語

搗固煉焦工藝的運用可以有效地提高焦炭的質量，提高資源的利用率，減少煤炭資源的浪費和對生態(tài)環(huán)境的破壞，因此應大力推廣和運用搗固煉焦工藝。除此以外，應深入研究提高搗固煉焦焦炭質量的方法，切實提高焦炭質量，促進焦化企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］ 潘海燕，張國慶.煉焦方式和熄焦方式對焦炭質量的影響［J］.煤化工，2013，41（2）：50－51.

［2］ 劉洋，李東濤，何龍，等.搗固煉焦對焦炭質量的影響［J］.燃料與化工，2012，43（6）：10－11；14.

［3］ 尹利霞.淺議搗固煉焦技術［J］.科技展望，2014（7）：122－122.