一种弱粘煤配煤炼焦方法
【专利摘要】本发明公开了一种弱粘煤配煤炼焦方法，按质量百分数计，配煤过程中弱粘煤的配入量为25%～45%，1/3焦煤的配入量为5%～55%，瘦煤的配入量为10%～25%；配煤的方法为：一、对炼焦用单种煤进行检测，计算活惰比A/I；二、配煤比设计，当配煤后的配合煤满足要求时，进行步骤三；三、取配合煤的样本，当样本同时满足灰分小于10.0%、挥发分为26.0%～32.0%、全硫为0.88%以下、粘结指数为58～72和胶质层最大厚度为10mm～15mm时，配煤完成；四、将配合煤捣固后装入焦炉炼焦。本发明的配煤方法能够实现配煤精细操作，实现弱粘煤的大比例配入，扩大了炼焦用煤资源，改善了焦炭的质量，意义重大。
【专利说明】一种弱粘煤配煤炼焦方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤岩配煤【技术领域】，具体涉及一种弱粘煤配煤炼焦方法。
【背景技术】
[0002]我国煤炭资源丰富，但是炼焦煤资源短缺，能够用于炼焦的煤炭资源仅占我国煤炭资源总量的26%-27%，其中炼焦煤资源中肥煤仅占12.5%，焦煤仅占23.3%，而以高挥发分煤(气煤、1/3焦煤)所占比例较大。随着我国焦炭产量的逐年增加，对炼焦煤资源的需求不断加大，炼焦煤供应紧张，扩大炼焦用煤资源已成为当务之急。广泛应用配煤技术，在保证焦炭质量的前提下，合理利用煤炭资源并扩大炼焦煤资源，成为我国提高煤炭资源利用效率的重要途径。捣固炼焦工艺能够增加低变质、高挥发、弱粘性甚至不粘煤配入量，能够扩大炼焦原料煤的方法，现已经成为一种成熟的炼焦工艺技术，并得到广泛的应用。
[0003]目前，通过煤的常规分析指标工业分析、粘结性和结焦性等来指导捣固炼焦配煤，生产经验表明:配合煤的水分控制在8.0%-12.0%，灰分(Ad)控制在10.0%以下，挥发分(Vdaf)控制在24.0%-34.0%，硫份(St.d)控制在1.0%以下，粘结指数(Gri)控制在55-75，胶质层厚度(Y)控制在10.0-17.0mm,最终收缩度(X值)大于等于30mm。上述方法实现了半定量操作，在一定程度上能够生产出符合预期质量目标的产品焦炭，但是不能从根本上实现炼焦生产的精准化操作，不能解决因混煤和非炼焦煤掺入引起的市场不稳定和质量事故。
[0004]煤岩学指导配煤炼焦技术主要是利用煤的镜质组随机反射率分布曲线，镜质组随机反射率分布直方图和煤岩学显微组分，或以上指标计算的强度指数S1、组分平衡指数CB1、活惰比A/Ι等结合相关煤焦指标来指导配煤炼焦的方法。主要有阿莫索夫法、夏皮洛法、小岛鸿次郎的改进法和宫津隆的镜质组反射率-最大流动度法。阿莫索夫法是按结焦性把煤岩成分分为可熔组分(Σ IK)和瘦化组分(Σ 0K)两大类，实现了以显微组分定量分析为基础的预测焦炭强度的方法。夏皮洛法是`以组分平衡指数CBI和强度指数SI建立预
测焦炭稳定度曲线图。小岛鸿次郎的改进法是以CB1-SI为基础增加转鼓强度指数/)/=用
于预测焦炭质量。宫津隆的镜质组反射率-最大流动度法是以配合煤的最大反射率Rmax、基氏最大流动度MF进行预测最佳配煤的方法。上海宝钢集团在煤岩学配煤思想的基础上，确定了宝钢煤岩配煤思路，选择常用炼焦煤，进行改变惰性物含量的炼焦试验和配煤炼焦实验，在实验数据的基础上进行理论分析，确定了宝钢煤岩配煤参数，用实验获得的数据进行数学分析，得到宝钢焦炭强度预测模型，确定了宝钢煤岩配煤的方法(胡德生，吴信慈，戴朝发.宝钢煤岩配煤方法的研究.钢铁.2001,36 (1):1-5)。武钢集团研究不同镜质组反射率及其分布情形下煤的结焦特性，根据不同变质程度煤所制焦炭的显微组成，探讨配煤比改变导致煤反射率分布以及焦炭结构性能的变化情况，提出了适宜于武钢工业化生产的合理炼焦配煤方案(薛改凤，许传智，陈鹏.煤岩配煤技术在武钢生产中的应用研究.武汉科技大学学报(自然科学版).2006，29 (6): 571-573)。叶道敏等以200kg焦炉试验为基础，用数理统计法优选出标准活性组分，镜质体随机反射率及其标准差，建立了预测焦炭强度的数学模型。使用证明，该方法预测和控制灰强度的准确度高，且简单易行(叶道敏，肖文钊，等.煤岩配煤和焦炭强度的预测.燃料与化工.1998，5:233-236)。
[0005]在国外，对于配煤炼焦的研究，尤其是弱粘结气煤配煤炼焦，几乎处于停止状态。国内由于钢铁工业的快速发展，以及焦化技术装备的升级换代和技术进步，捣固炼焦技术、煤岩学配煤技术等先进技术的应用，我国炼焦技术开发和产业化发展取得了快速的进步。国内捣固炼焦技术和装备的发展和应用，使得多配弱粘结煤成为可能。
[0006]弱粘结煤的配煤炼焦技术研究和应用也有一定的报道，邯钢集团焦化厂生产实践证明，弱粘煤代替该厂的1/3焦煤，配入3%可保证焦炭质量，降低炼焦成本(邵有辉.弱黏结煤配煤炼焦的初步研究与生产实践[J].洁净煤技术，2005，11(3):41-44.)。吕劲对大同弱粘结煤进行预热改质，提高变质程度，改善粘结性与结焦性，配入改质煤所得焦炭的镶嵌组织尺寸增大；5kg焦炉的炼焦试验表明配入15%经预热改质的大同煤后，焦炭的机械强度得到改善(吕劲，虞继舜.大同煤预热改质工艺及炼焦试验研究[J].钢铁，2004，39(2):1-4)。山西阳光焦化生产证明，利用3%的弱粘结煤配煤炼焦在以瘦煤为基础煤的顶装焦炉上生产是可行的，300万吨/年焦化生产能力，可节约资金1780万元/年，效益可观。(刘东河.利用弱粘结煤炼焦配煤试验研究.2007年中国炼焦行业协会论文集.261-265)。
[0007]近年来，国内弱黏煤配煤炼焦技术有一定的发展，如“弱粘煤干馏配煤炼焦工艺”(201010617953.4)专利技术，该工艺是首先将低灰、低硫、高灰熔点的弱粘煤干馏成半焦并破碎到粒度小于5mm，然后将弱粘煤干馏后生成的半焦以20%-40%的重量比与主焦煤30-40%、肥煤20-30%、气煤5-10%、其他煤5%，合计各组分重量为100%，混匀，一起装入焦炉进行高温干馏10-30小时成焦。该工艺可以减少优质主焦煤的用量，扩大配煤炼焦煤的范围，降低炼焦成本；灵活调整配合煤的挥发分，提高焦炭冷、热态强度和块度；降低焦碳的灰分和硫分，提高焦铁比和焦碳的质量。“一种用低挥发份弱粘结或非粘结性煤炼焦的方法” (200410069197.0)发明专利。该专利技术方案为，首先在原料煤中加入乳化浙青，将乳化浙青和原料煤进行充分搅拌，混合均匀；将混合均匀的含有浙青的原料煤混合物送入挤压设备进行挤压，使乳化浙青同原料煤充分结合；将经过挤压后的含有乳化浙青的原料煤混合物堆放，使乳化浙青浸润原料煤；将配制的原料煤混合物加入炼焦炉中，在隔绝空气条件加热，进行干馏结焦。
[0008]“一种弱粘结性炼焦煤参与的炼焦配煤方法”(201210113978.X)专利技术，其具体方法是:以配合煤的成焦粗粒镶嵌结构比例为控制指标，通过调节配合煤中成焦粗粒镶嵌结构达60%以上的焦煤1# ;成焦粗粒镶嵌结构< 60%的焦煤2#、粘结指数G值> 85，干燥无灰基挥发分Vdaf < 32%，胶质层最大厚度Y值> 25mm的肥煤和粘结指数G值≥85，成焦粗粒镶嵌结构比例达40%以上的1/3焦煤的用量，将各炼焦煤进行混配制备配合煤，不仅可增加弱粘煤的用量，合理利用煤质资源，大幅降低配煤成本，且在未采用煤调湿、型煤技术及预粉碎工艺的条件下，在6米以上焦炉所炼焦炭的CSR > 63%。
[0009]高变质程度弱粘结性煤料参与配煤炼焦的方法(201210569367.6)专利技术，该方法为:(1)将高变质程度煤料粉碎至不同粒度梯度，将各粒度下的高变质程度煤料分别与其他黏结性煤料配合炼焦，检测所得焦炭的质量指标，确定高变质程度煤料的最佳粉碎粒度；(2)将配合煤中的非高变质程度煤料配合后，分成煤I和煤2两部分；将细粉碎到最佳粒度后的高变质程度煤料按原配比与煤I配合并压制成型煤块；将被粉碎到常规粒度的高变质程度煤料按原配比与煤2混合为配合煤3 ; (3)将上述型煤块与步骤(2)所述的配合煤料3混合炼焦。该方法在保证焦炭质量的前提下能提高弱粘结性煤料的配入量，能起到合理利用煤资源、优化配煤结构的作用。
[0010]“一种冶金焦炭的配煤炼焦方法”(200410061462.0)专利技术，该发明的技术方案为:采用常规炼焦工艺方法，炼焦配煤的原料组份按重量计为:弱粘煤0-15%、动力煤0-10%、气煤13-45%、肥煤9-20%、焦煤40_45%。本发明所生产的焦炭其落下强度M4tl达77-78.5%，耐磨强度Mltl < 8.6%，反应性达35~37%，热态强度45~55%，粒度为25_40mm、40-80mm二级，符合1000m3及以上高炉炼铁用焦需要。扩大了炼焦用煤的煤种范围，利用非炼焦煤和劣质煤取代部分炼焦用煤，充分有效地利用了我国的煤炭资源，降低了炼焦成本。
[0011]“生产低反应性、高热强度焦炭的煤岩配煤炼焦方法”
[0012](201010203653.1)专利技术，其具体步骤:1)把各不同种类的炼焦用煤，进行指标分析，及煤的镜质体反射率和煤岩显微组分测试:2)按煤的镜质体反射率不同分布区间的比例进行配比；3)取配煤样本检测配煤粘结指数G值，计算出与配煤镜质组组分含量Vt(%)的比值；4)配煤熔融比不在1.08-1.20，循环第二步；5)装炉炼焦。该发明引入熔融比来确定配煤比的配煤炼制高热性能冶金焦的方法，可对特殊成因的炼焦煤进行合理使用，流程简便，易于操作，稳定了焦炭质量，使炼焦煤资源达到合理使用。
[0013]“一种煤岩学配煤的方法”(200810048105.9)专利技术。其具体步骤为:第一步、检测各单种炼焦煤，检测包括挥发份、粘接指数G值、焦炭显微结构组成；第二步、设计各单种炼焦煤的配煤比，满足:配煤焦炭:粗粒镶嵌组份> 33%，惰性组份20-27%，同性结构组份< 6%，配煤挥发份在25-30%，得到配煤比，得到配煤；第三步、取配煤样本检测配煤粘接指数G值；第四步、根据检测结果作以下选择:配煤粘接指数G值在75-82之间，配煤完成；或，配煤粘接指数G值不在75-82之间，循环第二步。该方法可对特殊成因的各单种炼焦煤进行合理使用。
[0014]上述配煤方法虽对配煤炼焦有一定的促进作用，但是也存在以下不足。一是对弱粘结煤要进行干馏、压型或添加添加剂后型压预处理，增加了设备投资，使配煤工艺变得复杂；另外没有对添加剂的用量和性质进行定量描述，应用困难；二是对参与弱粘结煤配煤炼焦的其它煤种的指标要求过于苛刻；三是有的在保证焦炭质量的前提下能提高弱粘结性煤料的配入量，但没有配入量的定量描述，有定量描述的配入量为15%，生产的焦炭质量较差；配入量为20%-40%的需要增加干馏预处理工序，工艺复杂；四是煤岩配煤中没有考虑活性组分和惰性组分对炼焦过程的影响，没有充分考虑镜质组随机反射率分布直方图对炼焦的指导作用，没有涉及到捣固炼焦配煤中对低变质煤、弱粘结煤等的合理、有效配入问题。
【发明内容】
[0015]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种弱粘煤配煤炼焦方法。该方法配入25%~45%的弱粘煤、5%~55%的1/3焦煤和10%~25%的瘦煤，能够保证捣固炼焦生产的焦炭机械强度M25 ^ 91.0%、M1(I ( 6.5% ;热态指标二氧化碳反应性CRI ( 33%、反应后强度CSR ^ 56%，部分配煤比的焦炭热态指标更好；该方法能够实现配煤精细操作，实现弱粘煤的大比例配入，扩大了炼焦用煤资源，改善了焦炭的质量，意义重大。
[0016]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种弱粘煤配煤炼焦方法，其特征在于，配煤后的配合煤包含弱粘煤、1/3焦煤和瘦煤，配煤过程中弱粘煤的配入量按质量百分数计为25%~45%，1/3焦煤的配入量按质量百分数计为5%~55%，瘦煤的配入量按质量百分数计为10%~25%，所述配煤的方法包括以下步骤:
[0017]步骤一、对炼焦用单种煤的灰分、挥发分、全硫、粘结指数、胶质层指数、镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax和煤岩显微组分进行检测，根据煤岩显微组分计算炼焦用单种煤的活惰比A/I ；
[0018]步骤二、以弱粘煤的镜质组随机反射率Re分布比例、弱粘煤的镜质组平均最大反射率Rmax和弱粘煤的活惰比A/Ι为中心，结合其他单种煤的镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax和活惰比A/Ι进行配煤比设计；然后根据设计的配煤比进行配煤，测定配煤后的配合煤的镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax、煤岩显微组分和标准方差，并根据煤岩显微组分计算配合煤的活惰比A/I，根据配合煤的镜质组随机反射率Re分布比例画出配合煤的镜质组随机反射率分布直方图；当结果同时满足配合煤的镜质组平均最大反射率Rmax为0.90%~1.40%、标准方差为0.25~0.36和活惰比A/Ι为1.8~2.4，并满足配合煤的镜质组随机反射率Re分布直方图连续，则进行步骤三；
[0019]步骤三、取配合煤的样本，对样本的灰分、挥发分、全硫、粘结指数和胶质层最大厚度进行分析测试，当测试的样本同时满足灰分小于10.0%、挥发分为26.0%~32.0%、全硫为0.88%以下、粘结指数为58~72和胶质层最大厚度为IOmm~15mm时,配煤完成；
[0020]步骤四、将步骤三中配煤完成的配合煤捣固后装入焦炉炼焦。
[0021]上述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，配煤过程中弱粘煤的配入量按质量百分数计为30%~40%，1/3焦煤的配入量按质量百分`数计为20%~50%，瘦煤的配入量按质量百分数计为 15% ~20%ο
[0022]上述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，配煤过程中弱粘煤的配入量按质量百分数计为30%, 1/3焦煤的配入量按质量百分数计为50%，瘦煤的配入量按质量百分数计为20%。
[0023]上述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，步骤四中所述捣固之前对配合煤进行粉碎使得粉碎后的配合煤细度为85%~90%。
[0024]上述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，步骤四中所述捣固密度为1.05g/m3~1.25g/m3。
[0025]本发明中，活惰比A/Ι为:
[0026]活惰比A/Ι=活性组分含量/惰性组分含量；
[0027]活性组分含量=镜质组+壳质组+1/3半镜质组；
[0028]惰性组分含量=丝质组+2/3半镜质组+矿物组。
[0029]配合煤的镜质组随机反射率分布直方图的横坐标是以0.05%作为I个区间将配合煤的镜质组随机反射率Re分布范围从0.4%~2.5%划分为42个区间，纵坐标为混配后的配合煤的镜质组随机反射率Re在各区间分布比例。
[0030]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0031]1、本发明以煤岩学指标镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax、煤岩显微组分和活惰比作为一级指标体系；以煤质分析指标灰分、挥发分、全硫、粘结指数、胶质层指数等作为二级指标体系。配煤时以弱粘煤的镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax、煤岩显微组分和活惰比A/Ι为中心，结合其他参与配煤炼焦的单种煤的镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax、煤岩显微组分和活惰比A/Ι等一级指标进行配煤比设计，同时控制二级指标配合煤的灰分、挥发分、全硫、粘结指数和胶质层最大厚度指标，实现双指标体系控制。使配合煤的镜质组随机反射率Re分布图连续分布、镜质组平均最大反射率Rmax分布在0.90%~1.40%、标准方差在0.25~0.36之间，煤岩显微组分活惰比A/Ι在1.8~2.4之间和配合煤的灰分(Ad)控制在10.0%以下，挥发分(Vdaf)控制在26.0%~32.0%之间，全硫(St.d)在0.88%以下，粘结指数(Gri)控制在58~72之间，胶质层厚度(Y)控制在IOmm~15mm之间。
[0032]2、使用本发明的方法，配入25%~45%的弱粘煤、10%~55%的1/3焦煤和10%~25%的瘦煤，能够保证捣固炼焦生产的焦炭机械强度M25≥91.0%、M10 ≤ 6.5% ;热态指标二氧化碳反应性CRI ≤ 33%、反应后强度CSR ≥ 56%，部分配煤比的焦炭热态指标更好。
[0033]3、本发明的配煤方法能够实现配煤精细操作，实现弱粘煤的大比例配入，扩大了炼焦用煤资源，改善了焦炭的质量，意义重大。
[0034]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本发明实施例1的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
[0036]图2为本发明实施例2的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
[0037]图3为本发明实施例3的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
[0038]图4为本发明实施例4的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
[0039]图5为本发明实施例5的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
[0040]图6为本发明实施例6的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
[0041]图7为本发明实施例7的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
[0042]图8为本发明实施例8的配合煤的镜质组随机反射率分布直方图。
【具体实施方式】
[0043]以下实施例中，活惰比A/Ι为:
[0044]活惰比A/Ι=活性组分含量/惰性组分含量；
[0045]活性组分含量=镜质组+壳质组+1/3半镜质组；
[0046]惰性组分含量=丝质组+2/3半镜质组+矿物组。
[0047]配合煤的镜质组随机反射率分布直方图的横坐标是以0.05%作为I个区间将配合煤的镜质组随机反射率Re分布范围从0.4%~2.5%划分为42个区间，纵坐标为混配后的配合煤的镜质组随机反射率Re在各区间分布比例。
[0048]实施例1
[0049]步骤一、按照国家标准，对满足炼焦厂原料结构和煤质条件要求的9种单种煤(1#煤~9#煤)的灰分(Ad)、挥发分(Vdaf)、全硫(St,d)、粘结指数(Gri)和胶质层指数进行检测，结果见表1 ;
[0050]表1单种煤煤质分析结果
【权利要求】
1.一种弱粘煤配煤炼焦方法，其特征在于，配煤后的配合煤包含弱粘煤、1/3焦煤和瘦煤，配煤过程中弱粘煤的配入量按质量百分数计为25%~45%，1/3焦煤的配入量按质量百分数计为5%~55%，瘦煤的配入量按质量百分数计为10%~25%，所述配煤的方法包括以下步骤: 步骤一、对炼焦用单种煤的灰分、挥发分、全硫、粘结指数、胶质层指数、镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax和煤岩显微组分进行检测，根据煤岩显微组分计算炼焦用单种煤的活惰比A/I ； 步骤二、以弱粘煤的镜质组随机反射率Re分布比例、弱粘煤的镜质组平均最大反射率Rmax和弱粘煤的活惰比A/Ι为中心，结合其他单种煤的镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax和活惰比A/Ι进行配煤比设计；然后根据设计的配煤比进行配煤，测定配煤后的配合煤的镜质组随机反射率Re分布比例、镜质组平均最大反射率Rmax、煤岩显微组分和标准方差，并根据煤岩显微组分计算配合煤的活惰比A/I，根据配合煤的镜质组随机反射率Re分布比例画出配合煤的镜质组随机反射率分布直方图；当结果同时满足配合煤的镜质组平均最大反射率Rmax为0.90%~1.40%、标准方差为0.25~0.36和活惰比A/Ι为1.8~2.4，并满足配合煤的镜质组随机反射率Re分布直方图连续，则进行步骤三； 步骤三、取配合煤的样本，对样本的灰分、挥发分、全硫、粘结指数和胶质层最大厚度进行分析测试，当测试的样本同时满足灰分小于10.0%、挥发分为26.0%~32.0%、全硫为0.88%以下、粘结指数为58~72和胶质层最大厚度为IOmm~15mm时,配煤完成； 步骤四、将步骤三中配煤完成的配合煤捣固后装入焦炉炼焦。
2.根据权利要求1所述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，其特征在于，配煤过程中弱粘煤的配入量按质量百分数计为30%~40%，1/3焦煤的配入量按质量百分数计为20%~50%，瘦煤的配入量按质量百分数计为15%~20%。
3.根据权利要求2所述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，其特征在于，配煤过程中弱粘煤的配入量按质量百分数计为30%，1/3焦煤的配入量按质量百分数计为50%，瘦煤的配入量按质量百分数计为20%。
4.根据权利要求1所述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，其特征在于，步骤四中所述捣固之前对配合煤进行粉碎使得粉碎后的配合煤细度为85%~90%。
5.根据权利要求1所述的一种弱粘煤配煤炼焦方法，其特征在于，步骤四中所述捣固密度为 1.05g/m3 ~1.25g/m3。
【文档编号】C10B57/04GK103555352SQ201310545696
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】张立岗, 弥永丰, 李洋林, 贺立新, 王忠社, 刘小静, 罗万江, 郝发潮, 陈美丽, 康永健, 李彦军 申请人:陕西陕焦化工有限公司