一种配用碱金属焦煤的配煤体系及炼焦方法与流程

1.本技术涉及焦化技术领域，尤其涉及一种配用碱金属焦煤的配煤体系及炼焦方法。


背景技术：

2.随着中国煤炭资源丰富，但在中国的炼焦煤产量中，各品种之间的比例很不协调。在配煤炼焦中肥煤和焦煤一般应占50％～80％，但实际上中国的焦煤和肥煤的总产量占比还不到炼焦煤总量的28％，特别是中国的焦煤和肥煤可选性又普遍偏低、结焦性相对较弱、变质程度较低，因此炼焦煤中的焦煤和肥煤的比例严重不足。
3.目前炼焦常配入大量的1/3焦煤和部分气煤，焦煤和肥煤的配比不足，导致生产的冶金焦炭质量难以满足大型高炉用焦要求。因此我国需外购粘结性较好的进口炼焦煤才能满足需求。近年来随着我国炼焦煤需求量逐年增加，澳大利亚、加拿大、蒙古等进口焦煤已成为我国炼焦配煤中重要的组成部分。美国焦煤作为可替换进口煤资源，因其本身性质，属于含碱和/碱土金属的这一类焦煤，给该类进口煤的工业应用带来较大困难。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种配用碱金属焦煤的配煤体系及炼焦方法，以解决含碱和/碱土金属的热强度较差不能满足大型高炉用焦的技术问题。
5.第一方面，本技术提供了一种配用碱金属焦煤的配煤体系，所述配煤体系的组分以质量分数计包括：主焦煤：58％～67％，肥煤：20％～23％，1/3焦煤：0％～15％，瘦煤：7％～9％，碱金属焦煤：3％～7％；所述配煤体系的灰成分以质量分数计包括：第一碱金属为1.1％～1.6％，第一碱土金属＜3％。
6.可选的，所述配煤体系的第一粘结指数＞75，第一胶质层厚度为15mm～18mm，第一奥亚膨胀度为10％～30％，流动度(mf)为1000～12000ddmp。
7.可选的，所述配煤体系中，粒径≤3mm的所述组分占所述配煤体系总质量的72％～76％。
8.可选的，所述碱金属焦煤的灰成分以质量分数计包括：第二碱金属＞2％，和/或第二碱土金属＞10％；第二干燥无灰基挥发分为18～21％。
9.可选的，所述碱金属焦煤的最大第二镜质组反射率为1.1～1.6％，第二粘结指数＞80，第二胶质层厚度为12mm～18mm，第二奥亚膨胀度为30％～50％。
10.第二方面，本技术提供了一种配用碱金属焦煤的炼焦方法，所述方法包括以下步骤：
11.获取所述配煤体系的各组分；
12.按比例将所述配煤体系的各组分进行混合和粉碎；将所述配煤体系依次进行炼焦、出焦和冷却，得到焦炭；
13.所述炼焦的温度为1150～1250℃，结焦时间为29～33h。
14.可选的，所述焦炭的抗压强度≥89mpa，耐磨强度≤6％，焦炭反应性≤22.0％和反应后强度≥70％。
15.可选的，所述冷却的方式为干熄焦。
16.一种所述配煤体系在配煤炼焦中的应用。
17.可选的，所述应用包括将所述的配煤体系用于高炉炼焦中。
18.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
19.本技术实施例提供的该方法，将碱金属焦煤与其他组分按比例混合后得到配煤体系，在所述配煤体系中，控制在所述配煤体系的第一碱金属的质量分数和第一碱土金属的质量分数，通过对不同炼焦煤配伍性研究，使用碱金属焦煤参与的配煤技术，优化了炼焦煤配合比例，并对配煤体系其他参数的控制，使碱金属焦煤掺入配煤体系进入高炉炼焦，得到的焦炭的热强度(焦炭反应性cri和反应后强度csr)在标准范围(csr＞69)内，满足大型高炉用焦要求，使碱金属焦煤能广泛应用于工业生产。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术实施例提供的一种配用碱金属焦煤的炼焦方法方法的流程示意图。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.本技术提供了一种配用碱金属焦煤的配煤体系，所述配煤体系的组分以质量分数计包括：主焦煤：58％～67％，肥煤：20％～23％，1/3焦煤：0％～15％，瘦煤：7％～9％，碱金属焦煤：3％～7％；所述配煤体系的灰成分以质量分数计包括：第一碱金属为1.1％～1.6％，第一碱土金属＜3％。
25.本技术实施例中，主焦煤可以按gb5751～86分类方法中的焦煤，肥煤、1/3焦煤、瘦煤的种类可以按gb5751～86分类方法进行区分，碱金属焦煤可以为从美国进口的这一类焦煤，也可以为含碱金属和/或碱土金属的一类焦煤。
26.本技术实施例中，取合适的配煤体系控制指标，合理替代国内焦煤与肥煤的配入比例，掺入碱金属焦煤，在满足一定配煤体系质量要求的条件下，降低了配煤体系的成本，在顶装焦炉上能够生产出质量稳定的优质冶金焦炭，解决了碱金属焦煤工业应用困难，不能满足大型高炉用焦需求的技术问题，有助于扩展我国可用炼焦煤资源的范围。
27.本技术实施例中，第一干燥无灰基挥发分：22～25％。
28.作为一种可选的实施方式，所述配煤体系的第一粘结指数＞75，第一胶质层厚度
为15mm～18mm，第一奥亚膨胀度为10％～30％，流动度(mf)为1000～12000ddmp。
29.本技术实施例中，碱金属焦煤参与的配煤技术通过对不同炼焦煤配伍性研究，提出了优化的炼焦煤配合比例，通过对配煤体系g、mci、mf等值的控制，在顶装焦炉生产的焦炭能达到优质冶金焦炭质量要求。
30.作为一种可选的实施方式，所述配煤体系中，粒径≤3mm的组分占所述配煤体系总质量的72％～76％。
31.本技术实施例中，控制粒径≤3mm的组分占比，具有保证煤颗粒间充分粘结的有益效果，如果占比变小，会带来焦炭质量劣化的不利效果。
32.作为一种可选的实施方式，所述碱金属焦煤的灰成分以质量分数计包括：第二碱金属＞2％，和/或第二碱土金属＞10％；第二干燥无灰基挥发分为18～21％。
33.本技术实施例中，第二灰分的质量分数为5.0～10.0％，在所述碱金属焦煤的第二灰分中，第二碱金属的质量分数＞2％，第二碱土金属的质量分数＞10％。
34.本技术实施例中，控制第二灰分中，第二碱金属的质量分和第二碱土金属，有利于确定碱金属焦煤在配煤体系中的质量分数，便于控制配煤体系的基础参数，有利于在顶装焦炉上能够生产出质量稳定的优质冶金焦炭。
35.作为一种可选的实施方式，所述碱金属焦煤的最大第二镜质组反射率为1.1～1.6％，第二粘结指数＞80，第二胶质层厚度为12mm～18mm，第二奥亚膨胀度为30％～50％。
36.本技术实施例中，焦炭的热性质主要受焦炭的光学组织、气孔率以及矿物质催化指数决定，而这些性质与原料煤的各种性质如原料煤的先天性、配煤体系的配伍性及炼焦工艺条件直接相关，但这些因素都不是孤立的，都互相影响、共同作用。控制碱金属焦煤的最大第二镜质组反射率为、第二胶质层厚度和第二奥亚膨胀度，有利于保证配煤体系的质量，便于生产出质量稳定的优质冶金焦炭。
37.第一方面，本技术提供了一种配用碱金属焦煤的炼焦方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
38.s1.获取所述配煤体系的各组分；
39.s2.按比例将所述配煤体系的各组分进行混合和粉碎；s3.将所述配煤体系依次进行炼焦、出焦和冷却，得到焦炭；
40.所述炼焦的温度为1150～1250℃，结焦时间为29～33h。
41.本技术实施例中，煤比例58％～67％，肥煤比例20％～23％，三分之一焦煤0％～15％，瘦煤7％～9％，碱金属焦煤的配入比例为3％～7％的配煤组分充分混合后，用锤式破碎机进行粉碎；后送入7.63m顶装焦炉，炼焦温度为1150～1250℃，结焦时间31
±
2h。
42.本技术实施例中，控制炼焦的温度为1150～1250℃的原因是保证焦炭成熟，温度太高，容易降低焦炉内耐材的使用寿命的不利影响，温度太低，不能粘结成焦的不利影响；控制结焦时间为29～33h的原因是保证焦炭成熟，时间太长，具有焦炭过熟导致焦炭损失的不利影响，时间太短，具有焦炭未熟导致焦炭强度的不利影响；
43.作为一种可选的实施方式，所述焦炭的抗压强度≥89mpa，耐磨强度(m40)≤6％，焦炭反应性(cri)≤22.0％和反应后强度(csr)≥70％。
44.本发明方法配煤炼焦所得焦炭的抗碎强度89％～92％，耐磨强度4％～6％，焦炭反应性为18％～21％，焦炭反应后强度69％～73％，因此可以满足5000m3及以上高炉用焦
需求。
45.作为一种可选的实施方式，所述冷却的方式为干熄焦。
46.本技术中，出焦后进行干熄焦，可以采用氮气或惰性气体进行冷却；熄焦后进行焦炭质量指标的测定，包括焦炭的灰分、挥发分、耐磨强度、抗碎强度、焦炭反应性和焦炭反应后强度等。
47.一种所述配煤体系在配煤炼焦中的应用。
48.作为一种可选的实施方式，所述应用包括将所述的配煤体系用于高炉炼焦中。
49.本技术实施例组和对比例组的配煤体系组分如下：
50.对比例1未配入碱金属焦煤，对比例2直接使用碱金属焦煤，实施例例1～3依次配入3％、5％和7％的碱金属焦煤，应用在7.63m顶装焦炉进行配煤炼焦。对比例组的炼焦方法除配煤体系组分不同外，其他均同实施例组。配煤方案详见表1。
51.一种配用碱金属焦煤的配煤炼焦方法，包括以下步骤：
52.a、分别获取实施例和对比例的配煤体系各组分
53.b、将步骤a中的配煤充分混合后，用锤式破碎机进行粉碎；
54.c、粉碎后的混煤，送入7.63m顶装焦炉，炼焦温度为1200
±
50℃，结焦时间31
±
2h
55.d、出焦后进行干熄焦；
56.e、熄焦后进行焦炭质量指标的测定，包括焦炭的灰分、挥发分、耐磨强度(m40)、抗碎强度(m10)、焦炭反应性(cri)和焦炭反应后强度(csr)等。
57.本发明实施例采用7.63m顶装焦炉，用碱金属焦煤进行配煤炼焦，配煤干燥无灰基挥发分(v
d
af)为22～25％，粘结指数(g)大于75，胶质层厚度(y)15mm～18mm，奥亚膨胀度(b)为10％～30％。碱金属(k2o+na2o)含量为1.1％～1.6％，碱土金属(cao)含量小于3％，细度为72％～76％。
58.表1本发明实施例配煤质量及对应焦炭质量
[0059][0060]
由表1可知，按照本发明的方法配入不同比例的碱金属焦煤后，焦炭质量与未配入碱金属焦煤的焦炭质量基本相近，但本实施例1～3和对比例1的焦炭质量中焦炭反应性(cri)和焦炭反应后强度(csr)可以满足5000m3及以上高炉用焦需求，而对比例2中，焦炉试验结果表面碱金属焦煤的抗碎强度86％～89％，耐磨强度5％～％，冷态强度较好。但焦炭反应性为70％～72％，反应后强度7％～12％，不能满足高炉用焦需求。
[0061]
需要说明的是，在本文中，诸如“第二”和“第一”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0062]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。